CN111221672A - 用于分布式存储系统的数据一致性校验方法及装置 - Google Patents

用于分布式存储系统的数据一致性校验方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于分布式存储系统的数据一致性校验方法及装置,该方法包括:对客户端赋予读写分布式存储系统的权限;编写用于对分布式存储系统注入多种冗余内故障的故障脚本;通过运行故障脚本并且同时在客户端并行运行vdbench的校验模式,在vdbench运行的任意阶段对分布式存储系注入多种冗余内故障中的任意一种;在vdbench的校验过程中,如果发现数据不一致则vdbench报错退出。通过上述技术方案,至少能够覆盖更多的故障场景下的数据检验。

Description

用于分布式存储系统的数据一致性校验方法及装置
技术领域
本发明涉及分布式存储系统技术领域,具体来说,涉及一种用于分布式存储系统的数据一致性校验方法及装置。
背景技术
随着信息技术的发展,数据量呈爆炸式增长,大数据、云计算等概念提出和兴起。面对巨大的数据信息,传统的集中式存储系统越来越无法满足这些巨量信息的存储需求,分布式存储系统应运而生。
分布式存储系统是将文件分割成多个数据块,将数据块分散存储到多个存储服务器上。相较于传统的集中式,分布式存储系统具有低成本、易扩展、高可用、高容错、快速响应客户端数据操作请求等优点,在大数据、云计算、云存储等信息领域具有举足轻重的作用。
为了提高系统的可靠性、可用性,对数据信息进行冗余存储,常见的冗余技术有两种:副本策略和纠删码。但是由于故障和并行存储等情况的存在,即便是在冗余策略下,如果是网络、磁盘或服务器故障,也会导致部分数据写入成功,部分数据写入失败,或者是同一个数据的多个副本可能存在不一致性的情况。就造成了数据不一致。非不可抗情况下不能发生数据丢失,亦即要求数据可靠一致--这往往也被称为存储系统的生命线和底线。因而数据校验是存储系统中至关重要的课题。目前针对数据一致性的校验方法覆盖面比较小,基本上是数据写入后记录MD5值(即Message-Digest Algorithm 5,信息-摘要算法5,用于确保信息传输完整一致,它将数据运算为唯一固定长度值,使用方法是md5sum加文件名,即可获取该文件的MD5值,只有在数据完全一致时,MD5值才会相同)。之后注入故障,故障之后再次获取数据的MD5值,通过对比故障前后的MD5值来验证数据一致性。这种方法没有覆盖到业务执行过程中注入故障这种情况的数据一致性校验。
但是,在实际的使用过程中,系统不只是在用户完全将数据写入后才会发生故障,用户在不同的操作阶段中,系统都有可能出现网络、磁盘、服务进程或节点故障,会导致部分数据写入成功,部分数据写入失败,从而出现数据不一致。因此,通过故障前后校验文件的MD5值具有一定的局限性,不适用于存储使用环境。
发明内容
针对相关技术中的上述问题,本发明提出一种用于分布式存储系统的数据一致性校验方法及装置,至少能够覆盖更多的故障场景下的数据检验。
本发明的技术方案是这样实现的:
根据本发明的一个方面,提供了一种用于分布式存储系统的数据一致性校验方法,包括:
对客户端赋予读写所述分布式存储系统的权限;
编写用于对所述分布式存储系统注入多种冗余内故障的故障脚本;
通过运行所述故障脚本并且同时在所述客户端并行运行vdbench的校验模式,在vdbench运行的任意阶段对所述分布式存储系注入所述多种冗余内故障中的任意一种;
在vdbench的校验过程中,如果发现数据不一致则vdbench报错退出。
根据本发明的实施例,对客户端赋予读写所述分布式存储系统的权限,包括:在所述分布式存储系统中添加nfs协议,以使得所述客户端通过挂载nfs来访问所述分布式存储系统。
根据本发明的实施例,在运行vdbench的校验模式之前还包括:在所述客户端写vdbench配置文件而产生预定大小和预定比例的文件,其中,所述文件的生成目录为nfs的挂载目录。
根据本发明的实施例,vdbench在运行过程中产生输出校验日志,所述校验日志中包括每一次写操作的记录。
根据本发明的实施例,使用python语言编写所述故障脚本。
根据本发明的实施例,所述多种冗余内故障包括磁盘、进程、网络、节点冗余内故障中的至少一种。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于分布式存储系统的数据一致性校验装置,包括:
权限操作模块,用于对客户端赋予读写所述分布式存储系统的权限;
故障编写模块,用于编写用于对所述分布式存储系统注入多种冗余内故障的故障脚本;
故障运行模块,用于运行所述故障脚本;
vdbench模块,在运行所述故障脚本的同时在所述客户端并行运行vdbench的校验模式,在vdbench运行的任意阶段对所述分布式存储系注入所述多种冗余内故障中的任意一种,在vdbench的校验过程中,如果发现数据不一致则vdbench报错退出。
根据本发明的实施例,权限操作模块用于在所述分布式存储系统中添加nfs协议,以使得所述客户端通过挂载nfs来访问所述分布式存储系统。
根据本发明的实施例,用于分布式存储系统的数据一致性校验装置还包括:配置模块,用于在所述客户端写vdbench配置文件而产生预定大小和预定比例的文件,其中,所述文件的生成目录为nfs的挂载目录。
根据本发明的实施例,vdbench在运行过程中产生输出校验日志,所述校验日志中包括每一次写操作的记录。
本发明通过故障脚本对分布式存储系统注入磁盘、进程、节点等冗余内故障,同时并行运行vdbench校验工具,可以实现无论写操作执行到哪个阶段注入故障,都可以进行数据校验,而不仅仅局限于写操作完成后再注入故障。这样不仅能测试数据一致性,又能测试系统的可靠性和可用性,覆盖尽可能多的测试点并且覆盖了更多的故障场景下的数据检验;结合vdbench校验工具和故障脚本,实现数据不一致快速检测。故障脚本可以选择在业务执行的任何阶段执行,扩大了使用范围和测试范围。另外,vdbench一旦发现数据不一致就报错退出,而不是所有文件都检测完成后,才报错退出,所以能够显著提高测试效率。
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附图。
图1是根据本发明实施例的用于分布式存储系统的数据一致性校验方法的流程图;
图2是根据本发明另一实施例的用于分布式存储系统的数据一致性校验方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了尽可能多的覆盖分布式存储系统在多种故障下数据一致性测试,提供了一种用于分布式存储系统的数据一致性校验方法100。如图1所示,根据本发明的实施例,用于分布式存储系统的数据一致性校验方法包括以下步骤:
S12,对客户端赋予读写分布式存储系统的权限,从而使客户端能访问存储系统,进行数据读写等操作。
S14,编写用于对分布式存储系统注入多种冗余内故障的故障脚本。优选的,可以使用python语言编写故障脚本。
S16,运行故障脚本并且同时在客户端并行运行vdbench数据校验工具的校验模式,在vdbench运行的任意阶段对分布式存储系注入多种冗余内故障中的任意一种。在一些实施例中,多种冗余内故障包括磁盘、进程、网络、节点冗余内故障中的至少一种。因此,此处可以通过运行故障脚本对分布式系统注入磁盘、进程、网络、节点等冗余内故障,故障可以在vdbench执行到任意阶段注入。
S18,在vdbench的校验过程中,如果发现数据不一致则vdbench报错退出。
本发明的上述技术方案,通过故障脚本对分布式存储系统注入磁盘、进程、节点等冗余内故障,同时并行运行vdbench校验工具,可以实现无论写操作执行到哪个阶段注入故障,都可以进行数据校验,而不仅仅局限于写操作完成后再注入故障。这样不仅能测试数据一致性,又能测试系统的可靠性和可用性,覆盖尽可能多的测试点并且覆盖了更多的故障场景下的数据检验;结合vdbench校验工具和故障脚本,实现数据不一致快速检测。故障脚本可以选择在业务执行的任何阶段执行,扩大了使用范围和测试范围。另外,vdbench一旦发现数据不一致就报错退出,而不是所有文件都检测完成后,才报错退出,所以能够显著提高测试效率。
图2是根据本发明另一实施例的用于分布式存储系统的数据一致性校验方法的流程图。
如图2所示,方法首先开始于步骤S22,在分布式存储系统中添加nfs协议,指定共享目录,对客户端赋予读写权限。客户端通过挂载nfs才能访问存储系统,进行数据读写等操作。然后方法进行至步骤S24。
步骤S24,在客户端写vdbench配置文件,设置产生指定大小和指定比例的文件,文件的生成目录为nfs的挂载目录。
步骤S26,运行vdbench,打开校验模式。为了更好的理解本发明的技术方案,对vdbench数据校验原理进行如下说明。
vdbench工具自带校验功能,指定参数-v或-j可打开数据校验。校验模式下,vdbench会将每一次写操作都记录在日志中,用于后续校验。参数-v和-j的区别之处在于,参数-v,vdbench会将生成的校验日志直接保存在内存中;而参数-j则会生成一个校验日志的文件,第二次校验时,-jr即可进行日志恢复并校验。从速度和安全性上来看,-v直接记录在内存中,速度更快,但是如果存储系统出现重启或内存清理,记录的校验日志就丢失了;相比,-j直接写在磁盘上,安全有保证,但速度会慢一些。参数-jn,可完美的结合安全性和速度,将写操作日志异步写到磁盘上。用户可以根据需求,选用不同的参数。
数据校验的工作流程如下:每一个在存储系统中的写操作记录在一个表中,假设写数据的块大小是1m,那么这个块大小中的每512B中包含的两项:8字节的逻辑字节地址和1字节的数据校验key值(标记是第几次写,范围为0-125,00代表创建写,01代表第一次覆盖写,以此类推,当到达126后折返00,重新来一轮)会被记录,这个过程为生成校验日志;第二次重新运行脚本,则根据第一次记录的日志进行数据校验。
在步骤S26之后执行步骤S28。步骤S28,运行python故障脚本对分布式系统注入磁盘、进程、网络、节点等冗余内故障,一旦出现数据不一致的文件,vdbench就会报错退出。故障可以在vdbench执行到任意阶段注入。vdbench在运行过程中,会产生输出日志,从而可以根据日志判断业务是否出现断流。
综上所述,本发明的技术方案可以实现无论写操作执行到哪个阶段注入故障,都可以进行数据校验,而不仅仅局限于写操作完成后再注入故障,覆盖了更多的故障场景下的数据检验;vdbench一旦发现数据不一致就报错退出,而不是所有文件都检测完成后,才报错退出,显著提高了测试效率;另外,通过python故障脚本和vdbench的结合,也可以测试出故障情况下业务是否会发生断流,系统是否发生异常,从而保证系统的可靠性和可用性。
根据本发明的实施例,还提供了一种用于分布式存储系统的数据一致性校验装置,包括权限操作模块、故障编写模块、故障运行模块和vdbench模块。其中,权限操作模块用于对客户端赋予读写分布式存储系统的权限;故障编写模块用于编写用于对分布式存储系统注入多种冗余内故障的故障脚本;故障运行模块用于运行故障脚本;vdbench模块在运行故障脚本的同时在客户端并行运行vdbench的校验模式,在vdbench运行的任意阶段对分布式存储系注入多种冗余内故障中的任意一种,在vdbench的校验过程中,如果发现数据不一致则vdbench报错退出。
根据本发明的实施例,权限操作模块用于在分布式存储系统中添加nfs协议,以使得客户端通过挂载nfs来访问分布式存储系统。
根据本发明的实施例,用于分布式存储系统的数据一致性校验装置还包括:配置模块,用于在客户端写vdbench配置文件而产生预定大小和预定比例的文件,其中,文件的生成目录为nfs的挂载目录。
根据本发明的实施例,vdbench在运行过程中产生输出校验日志,校验日志中包括每一次写操作的记录。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于分布式存储系统的数据一致性校验方法,其特征在于,包括:
对客户端赋予读写所述分布式存储系统的权限;
编写用于对所述分布式存储系统注入多种冗余内故障的故障脚本;
通过运行所述故障脚本并且同时在所述客户端并行运行vdbench的校验模式,在vdbench运行的任意阶段对所述分布式存储系注入所述多种冗余内故障中的任意一种;
在vdbench的校验过程中,如果发现数据不一致则vdbench报错退出。
2.根据权利要求1所述的用于分布式存储系统的数据一致性校验方法,其特征在于,对客户端赋予读写所述分布式存储系统的权限,包括:
在所述分布式存储系统中添加nfs协议,以使得所述客户端通过挂载nfs来访问所述分布式存储系统。
3.根据权利要求2所述的用于分布式存储系统的数据一致性校验方法,其特征在于,在运行vdbench的校验模式之前还包括:
在所述客户端写vdbench配置文件而产生预定大小和预定比例的文件,其中,所述文件的生成目录为nfs的挂载目录。
4.根据权利要求1所述的用于分布式存储系统的数据一致性校验方法,其特征在于,vdbench在运行过程中产生输出校验日志,所述校验日志中包括每一次写操作的记录。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于分布式存储系统的数据一致性校验方法,其特征在于,使用python语言编写所述故障脚本。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的用于分布式存储系统的数据一致性校验方法,其特征在于,
所述多种冗余内故障包括磁盘、进程、网络、节点冗余内故障中的至少一种。
7.一种用于分布式存储系统的数据一致性校验装置,其特征在于,包括:
权限操作模块,用于对客户端赋予读写所述分布式存储系统的权限;
故障编写模块,用于编写用于对所述分布式存储系统注入多种冗余内故障的故障脚本;
故障运行模块,用于运行所述故障脚本;
vdbench模块,在运行所述故障脚本的同时在所述客户端并行运行vdbench的校验模式,在vdbench运行的任意阶段对所述分布式存储系注入所述多种冗余内故障中的任意一种,在vdbench的校验过程中,如果发现数据不一致则vdbench报错退出。
8.根据权利要求7所述的用于分布式存储系统的数据一致性校验装置,其特征在于,权限操作模块用于在所述分布式存储系统中添加nfs协议,以使得所述客户端通过挂载nfs来访问所述分布式存储系统。
9.根据权利要求8所述的用于分布式存储系统的数据一致性校验装置,其特征在于,还包括:
配置模块,用于在所述客户端写vdbench配置文件而产生预定大小和预定比例的文件,其中,所述文件的生成目录为nfs的挂载目录。
10.根据权利要求7所述的用于分布式存储系统的数据一致性校验装置,其特征在于,vdbench在运行过程中产生输出校验日志,所述校验日志中包括每一次写操作的记录。
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