CN110134340B - 一种元数据更新的方法、装置、设备以及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种元数据更新的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，包括：在接收到存储系统前端发送的更新预选数据的I/O请求后，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上，并向所述存储系统前端返回已完成I/O线程处理的消息；返回所述已完成I/O线程处理的消息后，通过异端线程的方式将所述日志中记录的各个叶子节点的键值分别与所述各个叶子节点上的初始元数据进行合并处理后，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据；将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘。本发明所提供的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，保证了数据绝对安全的前提下，提高了存储系统I/O的高性能。

Description

一种元数据更新的方法、装置、设备以及存储介质
技术领域
本发明涉及SAN存储技术领域，特别是涉及一种元数据更新的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
在SAN存储系统中，通过B+树类型的元数据在前端I/O写入过程中会有更新，为了保证数据安全在元数据更新后需要立刻持久化到后端盘上。现有技术通用的做法是在对应的元数据更新完成后，持久化后I/O才会返回，严重影响了I/O性能。
且在SAN存储领域中，B+树类型的元数据在持久化过程中存在异常掉电造成数据不一致的问题。比如在SAN存储的缓存系统中，如果缓存元数据通过B+树管理，当元数据的数据量无法全部常驻内存时，则需要将元数据持久化到后端盘上，此时如果某个节点在持久化过程中发生了系统异常掉电则有可能会造成数据不一致。
综上所述可以看出，如何在保证数据安全的同时提高I/O性能是目前有待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种元数据更新的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，以解决现有技术中为了保证数据安全性，需要对应元数据更新完成持久化后I/O才会返回，严重影响了系统的I/O性能的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种元数据更新的方法，包括：在接收到存储系统前端发送的更新预选数据的I/O请求时，对所述预选数据对应的B+树元数据进行更新；在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上，并向所述存储系统前端返回已完成I/O线程处理的消息；返回所述已完成I/O线程处理的消息后，通过异端线程的方式将所述日志中记录的各个叶子节点的键值分别与所述各个叶子节点上的初始元数据进行合并处理后，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据；将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘。
优选地，所述将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘包括：
在所述持久化过程中，当前叶子节点以ROW方式在所述后端盘上申请预设大小的存储空间，以便于存储所述当前叶子节点对应的目标元数据。
优选地，所述在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上包括：
在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上上插入的键值采用链表的方式记录至日志内。
优选地，所述通过异端线程的方式将所述日志中记录的各个叶子节点的键值分别与所述各个叶子节点上的初始元数据进行合并处理后，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据包括：
通过异端线程的方式，将所述日志中记录的当前叶子节点的关键字对应的数据信息插入至所述当前叶子节点的元数据内，得到所述当前叶子节点上更新后的目标元数据。
优选地，所述依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上包括：
依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上；
将所述日志存储至有断电保护机制的内存中，以便于当所述存储系统重新上电后，通过所述日志记录的键值更新顺序重启启动所述B+树元数据更新操作。
本发明还提供了一种元数据更新的装置，包括：
接收模块，用于在接收到存储系统前端发送的更新预选数据的I/O请求时，对所述预选数据对应的B+树元数据进行更新；
记录模块，用于在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上，并向所述存储系统前端返回已完成I/O线程处理的消息；
合并模块，用于返回所述已完成I/O线程处理的消息后，通过异端线程的方式将所述日志中记录的各个叶子节点的键值分别与所述各个叶子节点上的初始元数据进行合并处理后，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据；
持久化模块，用于将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘。
优选地，所述持久化模块具体用于：
在所述持久化过程中，当前叶子节点以ROW方式在所述后端盘上申请预设大小的存储空间，以便于存储所述当前叶子节点对应的目标元数据。
优选地，所述记录模块具体用于：
在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上上插入的键值采用链表的方式记录至日志内。
本发明还提供了一种元数据更新的设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种元数据更新的方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种元数据更新的方法的步骤。
本发明所提供的元数据更新的方法，在接收到存储系统前端发送的更新预选数据对应的B+树元数据的I/O请求时，依据时间顺序将所述B+树上各个叶子节点上插入的键值记录在日志中，并向所述存储前端发送I/O线程已完成处理的消息。利用异端线程，将所述日志中各个叶子节点的键值分别与对应的叶子节点进行合并，得到所述各个叶子节点上更新的目标元数据，并将所述各个叶子节点的目标元数据持久化至后端盘内。本发明所提供的方法，不需要等待元数据持久化处理完成后返回I/O进程，而是将所述B+树的各个叶子节点上需要更新元数据的位置和信息记录在日志后，便返回了所述服务器前端I/O。并通过异步线程再完成所述各个叶子节点元数据的更新和持久化处理，避免了在I/O进程上完成元数据的更新和持久化处理，保证了数据绝对安全的前提下，提高了存储系统I/O的高性能。
相对应的，本发明所提供的元数据更新的装置、设备以及计算机可读存储介质均具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的元数据更新的方法的第一种具体实施例的流程图；
图2为本发明所提供的元数据更新的方法的一种具体实施例的线程示意图；
图3为本发明所提供的元数据更新的方法的第二种具体实施例的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种元数据更新的装置的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种元数据更新的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，在保证数据绝对安全的情况下，提高了存储系统的I/O性能。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供的元数据更新的方法的第一种具体实施例的流程图；图2为本发明所提供的元数据更新的方法的一种具体实施例的线程示意图；具体操作步骤如下：
步骤S101：在接收到存储系统前端发送的更新预选数据的I/O请求时，对所述预选数据对应的B+树元数据进行更新；
步骤S102：在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上，并向所述存储系统前端返回已完成I/O线程处理的消息；
步骤S103：返回所述已完成I/O线程处理的消息后，通过异端线程的方式将所述日志中记录的各个叶子节点的键值分别与所述各个叶子节点上的初始元数据进行合并处理后，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据；
步骤S104：将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘。
当B+树元数据更新时，根据时间顺序记录所述B+树的叶子节点上更新的键值(key)，之后前端I/O就可以返回了，然后再异步方式将日志(Journal)中记录的key合并、持久化到后端盘上。在所述持久化过程中，所述各个叶子节点以ROW方式在所述后端盘上申请预设大小的存储空间，以便于存储所述各个叶子节点对应的目标元数据。本实施例提出了一种通过Journal方式保证数据安全的机制，在保证数据绝对安全的同时，能够有效提高I/O性能。
基于上述实施例，为了解决元数据持久化到后端盘上的过程中系统异常掉电则有可能会造成数据不一致的问题。在本实施例中，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上后，将所述日志存储至有断电保护机制的内存中，以便于当所述存储系统重新上电后，通过所述日志记录的键值更新顺序重新启动所述B+树元数据更新操作。请参考图3，图3为本发明所提供的元数据更新的方法的第二种具体实施例的流程图；
步骤S301：在接收到存储系统前端发送的更新预选数据的I/O请求时，对所述预选数据对应的B+树元数据进行更新；
步骤S302：在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值采用链表的方式记录至日志内，并将所述日志存储至有断电保护机制的内存中；
步骤S303：将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录至所述日志内后，向所述存储系统前端返回已完成I/O线程处理的消息；
步骤S304：返回所述已完成I/O线程处理的消息后，通过异端线程的方式，将所述日志中记录的所述各个叶子节点的关键字对应的数据信息分别插入至所述各个叶子节点的元数据内，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据；
步骤S305：将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘，完成所述存储系统数据的更新。
在本实施例中，在写盘过程中发生异常掉电，也不会破坏写盘前的元数据，同时通过journal记录了元数据的更新，在系统重新上电后可以通过journal记录的key更新顺序重新启动元数据更新。
请参考图4，图4为本发明实施例提供的一种元数据更新的装置的结构框图。具体装置可以包括：
接收模块100，用于在接收到存储系统前端发送的更新预选数据的I/O请求时，对所述预选数据对应的B+树元数据进行更新；
记录模块200，用于在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上，并向所述存储系统前端返回已完成I/O线程处理的消息；
合并模块300，用于返回所述已完成I/O线程处理的消息后，通过异端线程的方式将所述日志中记录的各个叶子节点的键值分别与所述各个叶子节点上的初始元数据进行合并处理后，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据；
持久化模块400，用于将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘。
本实施例的元数据更新的装置用于实现前述的元数据更新的方法，因此元数据更新的装置中的具体实施方式可见前文中的元数据更新的方法的实施例部分，例如，接收模块100，记录模块200，合并模块300，持久化模块400，分别用于实现上述元数据更新的方法中步骤S101，S102，S103和S104，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
本发明具体实施例还提供了一种元数据更新的设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种元数据更新的方法的步骤。
本发明具体实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种元数据更新的方法的步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的元数据更新的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种元数据更新的方法，其特征在于，包括：
在接收到存储系统前端发送的更新预选数据的I/O请求时，对所述预选数据对应的B+树元数据进行更新；
在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上，并向所述存储系统前端返回已完成I/O线程处理的消息；
返回所述已完成I/O线程处理的消息后，通过异端线程的方式将所述日志中记录的各个叶子节点的键值分别与所述各个叶子节点上的初始元数据进行合并处理后，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据；
将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘包括：
在所述持久化过程中，当前叶子节点以ROW方式在所述后端盘上申请预设大小的存储空间，以便于存储所述当前叶子节点对应的目标元数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上包括：
在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上上插入的键值采用链表的方式记录至日志内。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过异端线程的方式将所述日志中记录的各个叶子节点的键值分别与所述各个叶子节点上的初始元数据进行合并处理后，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据包括：
通过异端线程的方式，将所述日志中记录的当前叶子节点的关键字对应的数据信息插入至所述当前叶子节点的元数据内，得到所述当前叶子节点上更新后的目标元数据。
5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上包括：
依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上；
将所述日志存储至有断电保护机制的内存中，以便于当所述存储系统重新上电后，通过所述日志记录的键值更新顺序重启启动所述B+树元数据更新操作。
6.一种元数据更新的装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于在接收到存储系统前端发送的更新预选数据的I/O请求时，对所述预选数据对应的B+树元数据进行更新；
记录模块，用于在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上插入的键值记录在日志上，并向所述存储系统前端返回已完成I/O线程处理的消息；
合并模块，用于返回所述已完成I/O线程处理的消息后，通过异端线程的方式将所述日志中记录的各个叶子节点的键值分别与所述各个叶子节点上的初始元数据进行合并处理后，得到所述各个叶子节点上更新后的目标元数据；
持久化模块，用于将所述各叶子节点更新后的目标元数据，持久化至所述存储系统的后端盘。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述持久化模块具体用于：
在所述持久化过程中，当前叶子节点以ROW方式在所述后端盘上申请预设大小的存储空间，以便于存储所述当前叶子节点对应的目标元数据。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述记录模块具体用于：
在更新所述B+树元数据时，依据时间顺序将所述B+树的各个叶子节点上上插入的键值采用链表的方式记录至日志内。
9.一种元数据更新的设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述一种元数据更新的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述一种元数据更新的方法的步骤。
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