CN110442601B - 一种Openstack镜像数据并行加速的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种Openstack镜像数据并行加速的方法，包括以下步骤：在集群中部署多个镜像服务，并将上传的镜像数据保存在所有的所述镜像服务后端；根据所述镜像数据的大小和要分割成的数据块的大小，将所述镜像数据分割成多个所述数据块；通过哈希表的方式将所有数据块分配到所述多个镜像服务上，由每个所述镜像服务对分配的所述数据块、所述数据块的MD5值和所述镜像数据的MD5值进行维护；以及响应于收到管理端发出的镜像数据请求，所有所述镜像服务将自身维护的所述数据块、所述数据块的MD5值和所述镜像数据的MD5值并行传输到所述管理端。本发明通过多个镜像服务并行操作的方式，极大地提高了服务资源利用率。

Description

一种Openstack镜像数据并行加速的方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机领域，并且更具体地，涉及一种Openstack镜像数据并行加速的方法和装置。

背景技术

Openstack作为开源的云计算管理平台，在很多实际项目中都有了实际应用，但是由于自身模块较多，各个模块间通信和数据流并没有得到优化。Glance，即镜像服务，在通过镜像创建云硬盘过程中存在流程复杂的问题，当通过镜像创建云硬盘时，首先需要从Glance后端存储的数据下载至Cinder管理端，Cinder管理端将数据复制写入到云硬盘，在这个过程中需要经过数据下载及数据写入两个比较耗时操作，导致其效率不高，在大规模环境中影响执行效率。

发明内容

鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种从镜像创建云硬盘的过程优化的方法，通过部署多个镜像服务，并根据执行请求的具体情况采取多种数据传输规则，将数据从多个镜像服务中并行传输数据，从而提高了数据传输效率。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种Openstack镜像数据并行加速的方法，包括以下步骤：

在集群中部署多个镜像服务，并将上传的镜像数据保存在所有的所述镜像服务后端；

根据所述镜像数据的大小和要分割成的数据块的大小，将所述镜像数据分割成多个所述数据块；

通过哈希表的方式将所有数据块分配到所述多个镜像服务上，由每个所述镜像服务对分配的所述数据块、所述数据块的MD5值和所述镜像数据的MD5值进行维护；以及

响应于接收到管理端发出的镜像数据请求，所有所述镜像服务将自身维护的所述数据块、所述数据块的MD5值和所述镜像数据的MD5值并行传输到所述管理端。

在一些实施方式中，所述方法还包括：

在所述管理端，将收到的每个所述数据块及所述数据块的MD5值进行校验。

在一些实施方式中，所述方法还包括：

当每个所述数据块校验成功后，将所有所述数据块进行拼接，并将拼接后的镜像数据与所述镜像数据的MD5值进行校验。

在一些实施方式中，所述方法包括：

每个所述镜像服务与认证服务进行通信，监视集群中所述多个镜像服务的状态，当某个镜像服务异常时，重新通过哈希表的方式将所述分割成的数据块分配到其余镜像服务上。

在一些实施方式中，所述管理端包括云硬盘、云主机。

在一些实施方式中，将所述镜像数据分割成多个所述数据块包括：在对所述镜像数据镜像分割时，间隔一定数量的数据块生成校验数据块；

所有所述镜像服务将自身维护的所述数据块、所述数据块的MD5值和所述镜像数据的MD5值并行传输到所述管理端包括：在将所述数据块及所述校验数据块镜像传输到所述管理端后，同时通过MD5值及校验数据对镜像数据进行校验。

在一些实施方式中，还包括：当某一镜像服务出现故障时，通过所述校验数据块将所述故障镜像服务的数据进行还原。

在一些实施方式中，每个所述数据块由多个所述镜像服务同时维护。

在一些实施方式中，所述镜像服务后端设置为共享存储。

本发明实施例的另一方面提供了一种Openstack镜像数据并行加速的装置，包括：

至少一个处理器；和

存储器，所述存储器存储有处理器可运行的程序代码，所述程序代码在被处理器运行时实施上述任一项所述的方法。

本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的一种Openstack镜像数据并行加速的方法和装置通过对镜像服务保存的镜像数据进行切分，将大块的数据切分为小块数据，并通过哈希表的方式将数据与多个镜像服务进行分配，当客户端请求镜像数据时，多个镜像服务可并行传输，加快了数据传输效率，同时通过对分块数据的MD5校验保证了数据传输的可靠性；通过多个镜像服务并行操作的方式，极大地提高了服务资源利用率，并可在大规模环境下发挥集群优势，避免性能瓶颈。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，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实施例。

图1是根据本发明的一种Openstack镜像数据并行加速的方法的流程图；

图2是根据本发明的一种Openstack镜像数据并行加速的方法的示意图；

以及

图3是根据本发明的一种Openstack镜像数据并行加速的装置的硬件结构示意图。

具体实施方式

以下描述了本公开的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；某些功能可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于某些特定应用或实施方式可能是期望的。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

基于上述目的，本发明的实施例一方面提出了一种Openstack镜像数据并行加速的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101：在集群中部署多个镜像服务，并将上传的镜像数据保存在所有的所述镜像服务后端；

步骤S102：根据所述镜像数据的大小和要分割成的数据块的大小，将所述镜像数据分割成多个所述数据块；

步骤S103：通过哈希表的方式将所有数据块分配到所述多个镜像服务上，由每个所述镜像服务对分配的所述数据块、所述数据块的MD5值和所述镜像数据的MD5值进行维护；以及

步骤S104：响应于收到管理端发出的镜像数据请求，所有所述镜像服务将自身维护的所述数据块和所有MD5值并行传输到所述管理端。

在一些实施方式中，首先在集群中部署多个镜像服务(即Glance服务，Openstack项目中用于管理虚拟机镜像的子项目)，当上传镜像数据时，将整个镜像数据保存在所有的镜像服务后端存储，其中优选将镜像服务后端设置为共享存储，这时只需保存一份镜像数据即可。

在一些实施方式中，将上传的镜像数据根据该镜像数据的大小和要分割成的数据块的大小来进行分割，并通过哈希表的方式，将分割成的数据块分配到所有的镜像服务上，每个镜像服务负责维护分配到其上的数据块、所述数据块的MD5值及整个镜像数据的MD5值。

在一些实施方式中，该管理端包括云硬盘(即Cinder)、云主机(即Nova)。Cinder为Openstack项目中用于管理块存储的子项目，Nova为Openstack项目中用于管理虚拟机的子项目。当Cinder服务或者Nova服务请求某一镜像数据时，每个镜像服务均接受服务请求，并将自身维护的该镜像的数据块、所述数据块的MD5值及整个镜像数据的MD5值发送给对应的服务，如图2所示。

在一些实施例中，在管理端，将收到的每个数据块及该数据块对应的MD5值进行校验。当每个所述数据块校验成功后，将所有所述数据块进行拼接，并将拼接后的镜像数据与所述镜像数据的MD5值进行校验，以保证数据被完整恢复，校验成功后，Nova或者Cinder服务通过收到的镜像数据执行下一步操作。当数据校验失败时，镜像数据进行重新传输。

在一些实施例中，每个镜像服务会定时或时刻与认证服务通信，以监视集群中的镜像服务的状态，该认证服务为Keystone，是Openstack项目中用于用户认证、服务认证的子项目。当某个镜像服务异常时，会重新通过哈希表的方式将分割成的数据块分配到其余镜像服务上，避免某一服务节点故障导致整个数据传输失效。

在一些实施例中，将所述镜像数据分割成多个所述数据块包括：在对镜像数据进行分割时，可间隔一定的数据块生成一定数量的校验数据块。所有镜像服务将自身维护的数据块、数据块的MD5值和镜像数据的MD5值并行传输到管理端包括：同时将数据块及校验数据块传输到管理端，在该管理端，同时通过MD5值及校验数据对整个数据进行校验。同时，当生成多个校验数据块时，当某一镜像服务节点出现问题时，通过校验数据块的计算将出现问题的镜像服务的数据进行还原，使其可以在某些镜像服务故障的情况下仍然可以获取正确的镜像数据。

在一些实施例中，在大规模环境下，将镜像数据进行分割后，每个数据块可由多个镜像服务同时维护。通过一定的调度算法，将多个镜像服务进行压力分担，避免部分热数据频繁的请求造成单点压力。

在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，或者改变、添加以及省略等等，从而形成本发明范围内的另外实施例。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的一种Openstack镜像数据并行加速的方法和装置通过对镜像服务保存的镜像数据进行切分，将大块的数据切分为小块数据，并通过哈希表的方式将数据与多个镜像服务进行分配，当客户端请求镜像数据时，多个镜像服务可并行传输，加快了数据传输效率，同时通过对分块数据的MD5校验保证了数据传输的可靠性；通过多个镜像服务并行操作的方式，极大地提高了服务资源利用率，并可在大规模环境下发挥集群优势，避免性能瓶颈。

基于上述目的，本发明实施例的另一个方面，提出了一种Openstack镜像数据并行加速的装置的一个实施例。

所述Openstack镜像数据并行加速的装置包括存储器、和至少一个处理器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行上述任意一种方法。

如图3所示，为本发明提供的Openstack镜像数据并行加速的装置的一个实施例的硬件结构示意图。

以如图3所示的计算机设备为例，在该计算机设备中包括处理器301以及存储器302，并还可以包括：输入装置303和输出装置304。

处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。

存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的所述Openstack镜像数据并行加速的方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的Openstack镜像数据并行加速的方法。

存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据Openstack镜像数据并行加速的方法所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置303可接收输入的数字或字符信息，以及产生与Openstack镜像数据并行加速的方法的计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置304可包括显示屏等显示设备。

所述一个或者多个Openstack镜像数据并行加速的方法对应的程序指令/模块存储在所述存储器302中，当被所述处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的Openstack镜像数据并行加速的方法。

所述执行所述Openstack镜像数据并行加速的方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。

此外，典型地，本发明实施例公开所述的装置、设备等可为各种电子终端设备，例如手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑(PAD)、智能电视等，也可以是大型终端设备，如服务器等，因此本发明实施例公开的保护范围不应限定为某种特定类型的装置、设备。本发明实施例公开所述的客户端可以是以电子硬件、计算机软件或两者的组合形式应用于上述任意一种电子终端设备中。

此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。

此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。

此外，应该明白的是，本文所述的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM(DRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)、以及直接Rambus RAM(DRRAM)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。

结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里所述功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。

结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，所述存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性设计中，所述功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

上述实施例是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本发明的原理而提出。所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种Openstack镜像数据并行加速的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在集群中部署多个镜像服务，并将上传的镜像数据保存在所有的所述镜像服务后端；

根据所述镜像数据的大小和要分割成的数据块的大小，将所述镜像数据分割成多个所述数据块；

通过哈希表的方式将所有数据块分配到所述多个镜像服务上，由每个所述镜像服务对分配的所述数据块、所述数据块的MD5值和所述镜像数据的MD5值进行维护；

响应于接收到管理端发出的镜像数据请求，所有所述镜像服务将自身维护的所述数据块、所述数据块的MD5值和所述镜像数据的MD5值并行传输到所述管理端；

在所述管理端，将收到的每个所述数据块及所述数据块的MD5值进行校验；以及

当每个所述数据块校验成功后，将所有所述数据块进行拼接，并将拼接后的镜像数据与所述镜像数据的MD5值进行校验。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

每个所述镜像服务与认证服务进行通信，监视集群中所述多个镜像服务的状态，当某个镜像服务异常时，重新通过哈希表的方式将所述分割成的数据块分配到其余镜像服务上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管理端包括云硬盘、云主机。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述镜像数据分割成多个所述数据块包括：在对所述镜像数据镜像分割时，间隔一定数量的数据块生成校验数据块；

所有所述镜像服务将自身维护的所述数据块、所述数据块的MD5值和所述镜像数据的MD5值并行传输到所述管理端包括：在将所述数据块及所述校验数据块镜像传输到所述管理端后，同时通过MD5值及校验数据块对镜像数据进行校验。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：当某一镜像服务出现故障时，通过所述校验数据块将所述故障镜像服务的数据进行还原。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述数据块由多个所述镜像服务同时维护。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镜像服务后端设置为共享存储。

8.一种Openstack镜像数据并行加速的装置，其特征在于，包括：

至少一个处理器；和

存储器，所述存储器存储有处理器可运行的程序代码，所述程序代码在被处理器运行时实施如权利要求1-7中任一项所述的方法。

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