CN111459416B - 一种基于分布式存储的热迁移系统及其迁移方法 - Google Patents

一种基于分布式存储的热迁移系统及其迁移方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及计算机网络应用领域，具体涉及分布式存储系统的设计。本发明是通过以下技术方案得以实现的：一种基于分布式存储的热迁移系统，在每个节点均包含：数据副本管理器，用于对本节点的数据副本管理；存储卷管理器，用于对本节点的存储卷的管理；资源控制器；所述存储卷管理器会自动随着应用转移至对应的目标数据域，所述资源控制器检测到所述存储卷管理器的转移动作且判定所述目标数据域与原数据域不同后，自动生成数据副本热迁徙命令。本发明的目的是提供一种基于分布式存储的热迁移系统及其迁移方法，实现了存储副本跟随数据读写端热迁移，实现了混合集群场景更高效的读写，大大减少了数据存储跨区域带来的损耗。

Description

一种基于分布式存储的热迁移系统及其迁移方法
技术领域
本发明涉及计算机网络应用领域，具体涉及分布式存储系统的设计。
背景技术
随着计算机技术的快速发展，分布式存储系统的应用越来越广泛。如公告号为CN103064635B的中国专利文件所公开了一种分布式存储方法和分布式存储装置。分布式存储系统与传统的集中式存储系统不同，分布式存储系统包括多个存储服务器，不同的存储服务器可对应不同物理设备。在有数据存储需求时，可以将数据分散存储在分布式存储系统的多个存储服务器上。分布式存储系统采用可扩展的系统结构，利用多个存储服务器分担存储负荷，利用位置服务器定位存储信息，具有高可靠性、高可用性和高存取效率的优点，而且易于扩展。
然而在实际互联网应用中，往往存在混合集群场景，应用在一个区域云，而存储副本在其他区域云，例如应用在腾讯云而存储副本随机分布在腾讯云或者阿里云上。在这种情况下，存在着频繁的跨云读写，而跨云读写对诸如CPU这样的硬件资源和网络带宽这样的网络资源都会造成较大的占用和消耗。
此外，若是原有集群加入了新节点并部署了应用使用存储数据，此时若处于不同区域将会大大增加读写的延迟，降低了体验。而数据副本出现意外重建时，往往需要从其他副本同步数据，此时在混合场景下对于同步源的选择也对速度产生较大的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于分布式存储的热迁移系统及其迁移方法，实现了存储副本跟随数据读写端热迁移，实现了混合集群场景更高效的读写，大大减少了数据存储跨区域带来的损耗。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于分布式存储的热迁移系统，在每个节点均包含：
数据副本管理器，用于对本节点的数据副本管理；
存储卷管理器，用于对本节点的存储卷的管理；
资源控制器；
所述存储卷管理器会自动随着应用转移至对应的目标数据域，所述资源控制器检测到所述存储卷管理器的转移动作且判定所述目标数据域与原数据域不同后，自动生成数据副本热迁徙命令，所述数据副本管理器将数据副本从所述原数据域上的数据节点复制到所述目标数据域上的数据节点 。
作为本发明的优选，所述数据副本与所述存储卷上均有用于表示自身位置地址的位置标识符，当所述存储卷管理器自动转移后，所述资源管理器通过所述存储卷上的位置标识符的变化来获取所述存储卷管理器的转移情况。
作为本发明的优选，在所述资源控制器生成数据副本热迁徙命令后，所述资源控制器在所述目标数据域上的数据节点上生成新的空白数据副本，而所述数据副本管理器将原数据节点上的数据内容复制到目标数据节点的空白数据副本上。
作为本发明的优选，在所述数据副本管理器将数据内容复制完成后，所述资源控制器会对原数据副本上的内容与新生成的数据副本上的内容进行一致性检验，若通过一致性检验，则会将原数据域上的数据副本随机消除一个。
作为本发明的优选，在所述数据副本同步过程中，优先选择同个数据节点下的数据副本，其次优先选择同个数据域下的数据副本。
一种基于分布式存储的热迁移系统的迁移方法，包含如下步骤：
S01、 存储卷管理器自动转移步骤；
在该步骤中，存储卷管理器自动跟随应用转移到对应的目标数据域下；
S02、资源控制器判断步骤；
资源控制器检测到存储卷管理器的转移动作，且判断目标数据域与原数据域是否为同一数据域；
S03、数据迁徙命令生成步骤；
当非同一区域，则所述资源控制器发出数据迁徙命令；
S04、目标数据域空白数据副本生成步骤；
所述资源控制器在所述目标数据域上的目标节点上创建新的空白数据副本；
S05、数据转移步骤；
所述数据副本管理器将数据副本内容复制到新创建的空白数据副本处。
作为本发明的优选，还存在S06、数据一致性检验步骤：
在该步骤中，所述资源控制器会对原数据副本上的数据内容与新创建的数据副本上的数据内容进行关于内容一致性的比对。
作为本发明的优选，还存在S07、数据副本总数控制步骤：
当资源控制器对原数据副本上的数据内容与新创建的数据副本上的数据内容成功通过了一致性的比对后，资源控制器会删除一个原数据域中的数据副本。
作为本发明的优选，在所述S07步骤中，所述资源控制器删除一个原数据域中的数据副本为随机删除。
作为本发明的优选，原数据节点上的所述资源控制器或目标数据节点上的所述资源控制器为所述S06步骤中关于数据一致性判断的判断主体。
作为本发明的优选，在所述数据副本的同步过程中，优先选择同个数据节点下的数据副本，其次优先选择同个数据域下的数据副本。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
1、系统监控到应用程序的位置变化后自动的开始将副本数据热迁移到更高效的区域，在新区域重建新的数据副本，优先以高效区域的数据副本作为原同步数据，加速同步，进而慢慢提升了读写效率。
2、副本同步优先同步本节点数据副本，再是同区域副本。
3、副本在复制后会通过一致性校验，确保数据稳定性。
4、原副本同步数据后，会删除不同域的数据副本，从而保证数据副本总数不变，避免数据冗余。
附图说明：
图1是实施例1的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1，一种基于分布式存储的热迁移系统及其迁移方法，如图1所示，原本所有的数据副本都存在某一个数据域中，而应用也在该数据域中，如图1中的公有云A，此时，所有数据的存储、读取、计算都在公有云A中，高效方便。但是在某些原因下，应用迁徙到了另一个数据域，如图1中的公有云B。此时就会存在跨数据域的数据传输，即跨云传输，造成了分布式存储的数据读写效率下降。
与现有技术一样，每个云中都包含有多个数据节点，如图1中的节点1、节点2、节点4、节点5、节点7和节点8。但与现有技术不同的是，在本案中，每个节点都设置有三个模块，分别为数据副本管理器，即图1中的replicas-manager，其主要的功能是针对本节点下的数据副本进行管理。第二个模块为存储卷管理器，即图1中的volumes-manager，其主要的功能是对本节点的存储卷的管理和调度。第三个模块为资源控制器，即图1中的storage-scheduler，其主要功能为对外提供存储卷功能，负责将存储卷及对应的副本分发调度到各自的节点管理器；同时负责根据应用区域热迁移副本数据。
在本申请文件中，数据副本为实际使用的数据资源，用户所有的读写都最终操作在该资源管理的文件上。存储卷为对外提供存储能力接口的资源；存储卷关联一定数量的数据副本为它提供最后的读写服务。
当应用出现上文所述的情形，即应用从图1中的公有云A到了公有云B，在本技术方案下，节点1、节点4和节点7中的数据最终进入公有云B，成为节点2、节点5和节点8的数据。下文以节点1中的数据进入节点2为例进行详细说明。
首先为S01，存储卷管理器自动转移步骤。在该步骤中，存储卷管理器受预先程序定义的规则，是自动随着应用的转移而转移的，其会转移到应用所在的数据域中，即公有云B中。
随后进入S02、资源控制器判断步骤。需要说明的是，在存储卷和数据副本中都存储着标志着位置信息的位置标识符。由于存储卷管理器已经在上一步骤中自动转移，则此时存储卷上的位置标识符已经更改，为公有云B中的位置信息。而数据副本上的位置标识符依旧是原始信息，即依旧是公有云A中的位置信息。此时资源控制器会对存储卷上的位置标识符与数据副本上的位置标识符的一致性进行检测。当资源控制器发现两者不同，且分别位于两个公有云上，就会进入S03数据迁徙命令生成步骤，资源控制器发出数据迁徙命令。
随后进入S04、目标数据域空白数据副本生成步骤。由于节点2中还没有存在节点1中的数据副本，此时资源控制器就会在节点2中生成一个新的，空白的，数据副本。
S05、数据转移步骤。数据副本管理器将数据副本内容复制到新创建的空白数据副本处。数据就慢慢从节点1进入到节点2的数据副本中。
当数据复制结束后，在本案中，还存在S06、数据一致性检验步骤。在该步骤中，资源控制器会对原数据副本上的数据内容与新创建的数据副本上的数据内容进行关于内容一致性的比对。这一步骤中，既可以是节点1中的资源控制器来进行比对，也可以是节点2中的资源控制器来进行比对。
若通过一致性检验，则进入下一步骤，S07、数据副本总数控制步骤。节点1中的资源控制器会对节点1中的数据副本进行随机的删除，且只删除一个，这样整个云存储系统中的数据副本的总量是恒定不便的，即不会因为本技术方案中的数据迁徙方案而造成的数据副本总量增加，从而引起数据的冗余臃肿。
至此，节点1中的一个数据副本完成了转移。需要说明的是，一个公有云中有多个节点，而一个节点当中也有多个数据副本。在上文举的例子中，由于节点2中还没有存在节点1上的任何数据副本，故只能通过在节点2中新建数据副本，再从节点1上传输数据这样的跨云传输。而在后续的数据副本同步过程中，某个数据副本已经在节点2中，例如节点1上与数据副本A1，已经转移到了节点2上形成了数据副本B1，则若节点2上还需要数据副本B2，且B2的数据内容与B1一样，则此时B2则直接复制B1的内容，就无需再从公有云A中去取数据。即在数据副本的同步过程中，优先选择同个数据节点下的数据副本，其次优先选择同个数据域下的数据副本。
经过上文的操作，最终节点1、节点4和节点7的数据副本内容都会进入到公有云B中，成为节点2、节点5和节点8中的数据。凭借以上系统与操作方式可以实现应用做迁移之后，数据自动的热迁移到指定区域，不需要人为介入，全程数据健康，无感知。系统监控到应用程序的位置变化后自动的开始将副本数据热迁移到更高效的区域，在新区域重建新的数据副本，优先以高效区域的数据副本作为原同步数据，加速同步，进而慢慢提升了读写效率。

Claims (6)

1.一种基于分布式存储的热迁移系统，其特征在于，在每个节点均包含： 数据副本管理器，用于对本节点的数据副本管理； 存储卷管理器，用于对本节点的存储卷的管理； 资源控制器； 所述存储卷管理器会自动随着应用转移至对应的目标数据域，所述资源控制器检测到所述存储卷管理器的转移动作且判定所述目标数据域与原数据域不同后，自动生成数据副本热迁徙命令，所述数据副本管理器将数据副本从所述原数据域上的数据节点复制到所述目标数据域上的数据节点，所述数据副本与所述存储卷上均有用于表示自身位置地址的位置标识符，存储卷关联一定量的数据副本，当所述存储卷管理器自动转移后，所述资源控制器通过对所述存储卷上的位置标识符与数据副本上的位置标识符一致性进行检测来获取所述存储卷管理器的转移情况，若两者不同，则存储卷管理器发生转移，在所述资源控制器生成数据副本热迁徙命令后，所述资源控制器在所述目标数据域上的数据节点上生成新的空白数据副本，而所述数据副本管理器将原数据节点上的数据内容复制到目标数据节点的空白数据副本上，在所述数据副本管理器将数据内容复制完成后，所述资源控制器会对原数据副本上的内容与新生成的数据副本上的内容进行一致性检验，若通过一致性检验，则会将原数据域上的数据副本随机消除一个。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式存储的热迁移系统，其特征在于： 在所述数据副本同步过程中，优先选择同个数据节点下的数据副本，其次优先选择同个数据域下的数据副本。
3.一种基于分布式存储的热迁移系统的迁移方法，其特征在于，包含如下步骤： S01、存储卷管理器自动转移步骤； 在该步骤中，存储卷管理器自动跟随应用转移到对应的目标数据域下； S02、资源控制器判断步骤； 资源控制器检测到存储卷管理器的转移动作，且判断目标数据域与原数据域是否为同一数据域，数据副本与存储卷上均有用于表示自身位置地址的位置标识符，存储卷关联一定量的数据副本，当所述存储卷管理器自动转移后，所述资源控制器通过对所述存储卷上的位置标识符与数据副本上的位置标识符一致性进行检测来获取所述存储卷管理器的转移情况，若两者不同，则存储卷管理器发生转移； S03、数据迁徙命令生成步骤； 当非同一区域，则所述资源控制器发出数据迁徙命令； S04、目标数据域空白数据副本生成步骤； 所述资源控制器在所述目标数据域上的目标节点上创建新的空白数据副本； S05、数据转移步骤；数据副本管理器将数据副本内容复制到新创建的空白数据副本处；S06、数据一致性检验步骤： 在该步骤中，所述资源控制器会对原数据副本上的数据内容与新创建的数据副本上的数据内容进行关于内容一致性的比对；S07、数据副本总数控制步骤： 当资源控制器对原数据副本上的数据内容与新创建的数据副本上的数据内容成功通过了一致性的比对后，资源控制器会删除一个原数据域中的数据副本。
4.根据权利要求3所述的一种基于分布式存储的热迁移系统的迁移方法，其特征在于：在所述S07步骤中，所述资源控制器删除一个原数据域中的数据副本为随机删除。
5.根据权利要求4所述的一种基于分布式存储的热迁移系统的迁移方法，其特征在于：原数据节点上的所述资源控制器或目标数据节点上的所述资源控制器为所述S06步骤中关于数据一致性判断的判断主体。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的一种基于分布式存储的热迁移系统的迁移方法，其特征在于：在所述数据副本的同步过程中，优先选择同个数据节点下的数据副本，其次优先选择同个数据域下的数据副本。
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