CN111597148A - 用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法 - Google Patents

用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例公开了用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法，该方法的一具体实施方式包括：接收访问目标元数据的请求，其中，请求是由第一客户端发出的，请求携带目标元数据的标识,标识包括目标元数据的区标识和目标元数据的索引标识；接收第一客户端返回的区标识；解析区标识,路由到第一目标分区中；基于索引标识,在第一目标分区中找到目标元数据；向第一客户端返回目标元数据。这种方法将元数据存储于服务器集群的各个分区中，通过增加分区，可以线性扩展分布式文件系统能存储文件数量的上限，提高了存储能力，同时，根据元数据的区标识和索引标识在各个分区中查找元数据，提高了元数据查找的效率。

Description

用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法
技术领域
本公开实施例涉及数据存储技术领域，具体涉及一种分布式文件系统的元数据管理方法。
背景技术
分布式文件系统是指将文件数据分散存储在多台独立的设备上的存储系统，分布式文件存储系统包括存放程序、文件和数据的各种存储设备、控制部件，以及，用于信息调度的设备和算法。分布式文件系统中最重要的两个组成部分是数据服务和元数据服务，其中，数据服务管理分布式文件系统中的数据，数据是指文件中的实际内容。元数据服务管理分布式文件系统中的源数据，元数据是指用来描述一个文件特征的数据，包括文件大小、文件拥有者、文件所属的组，读写执行权限、创建、打开和修改时间戳，数据内容的分布信息等。元数据服务直接影响到分布式文件系统的扩展性、性能、可靠性和稳定性等。
发明内容
本公开实施例提出了一种用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法。
第一方面，本公开实施例提供了一种用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法，其中，分布式文件系统包括至少一台服务器，至少一台服务器组成服务器集群，服务器集群用于存储文件数据和元数据，该方法包括：接收访问目标元数据的请求，其中，请求是由第一客户端发出的，请求携带目标元数据的标识,标识包括目标元数据的区标识和目标元数据的索引标识；接收第一客户端返回的区标识；解析区标识,路由到第一目标分区中；基于索引标识,在第一目标分区中找到目标元数据；向所述第一客户端返回目标元数据。
在一些实施例中，获取访问目标元数据的请求之前，该方法还包括：将根分区中存储的区标识发送至所连接的第一数目个客户端中，其中，根分区是指用于存储元数据的服务器集群的第一个分区，第一数目个客户端中的每个客户端将区标识存储在本地的缓存区。
在一些实施例中，接收访问目标元数据的请求之前，该方法还包括：根据分布式文件系统的元数据数量，确定用于存储元数据的服务器集群的分区的数量；对于用于存储元数据的服务器集群的每个分区，将该分区存储为多层级树型结构，为该分区分配单独的存储资源，将该分区的区标识保存在根分区中。
在一些实施例中，多层级树型结构由结点和子树组成，结点是使用多层级树型结构存储的元素，结点对应分区，子树之间没有交集，以及根结点是所述多层级树型结构的第一个结点，根结点对应的分区为根分区。
在一些实施例中，分区由节点组成，其中，节点包括物理服务器、虚拟机、容器，以及，分区内的各个节点存储相同的元数据，不同分区内的各个节点中存储不同的元数据。
在一些实施例中，解析区标识,路由到第一目标分区中，包括：在用于存储元数据的服务器集群的各个分区中路由到区标识对应的第一目标分区中。
在一些实施例中，基于索引标识,在第一目标分区中找到目标元数据，包括：确定索引标识中是否包含有第二区标识；响应于确定是，解析第二区标识,路由到第二目标分区中，在第二目标分区中找到目标元数据；响应于确定否，在第一目标分区中找到目标元数据。
第二方面，本公开实施例提供了一种终端设备，该终端设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行时，使得上述一个或多个处理器实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。
第三方面，本公开实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。
本公开实施例提供一种用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法，其中，该分布式文件系统包括至少一台服务器，至少一台服务器组成服务器集群，服务器集群用于存储文件数据和元数据，该方法的一具体实施方式包括：接收访问目标元数据的请求，其中，请求是由第一客户端发出的，请求携带目标元数据的标识,标识包括目标元数据的区标识和目标元数据的索引标识；接收第一客户端返回的区标识；解析区标识,路由到第一目标分区中；基于索引标识,在第一目标分区中找到目标元数据；向第一客户端返回目标元数据。
本公开的上述各个实施例中的一个实施例具有如下有益效果：用于存储元数据的服务器集群划包含多个分区，元数据存储在分区中，其中，根分区中存储了全部元数据的区标识。将根分区中存储的区标识发送至所连接的第一数目个客户端中，各个客户端可以根据元数据的区标识查找到存储该元数据的分区，路由到该分区后基于元数据的索引标识查找到该元数据。本公开的实施例将元数据存储于服务器集群的分区中，通过增加新的分区，可以线性扩展分布式文件系统能存储文件数量的上限，提高了存储能力。将根分区中存储的区标识主动推送到所连接的客户端中，客户端根据元数据的区标识和索引标识在各个分区中查找元数据，提高了元数据查找的效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本公开的一些实施例可以应用于其中的示例性系统的架构图；
图2是根据本公开的用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法的一些实施例的流程图；
图3是根据本公开的用于存储元数据的服务器集群的多层级树型结构的示意图；
图4是根据本公开的一些实施例的用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法的一个应用场景的示意图；
图5是适于用来实现本公开的一些实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
图1示出了可以应用本公开的用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法的实施例的示例性系统架构100。
如图1所示，系统架构100可以包括终端设备101、102、103，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如数据存储应用、数据分析应用、元数据管理应用等。
终端设备101、102、103可以是硬件，也可以是软件。当终端设备101、102、103为硬件时，可以是具有显示屏的各种终端设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。当终端设备101、102、103为软件时，可以安装在上述所列举的终端设备中。其可以实现成多个软件或软件模块(例如用来提供访问目标元数据的请求等)，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。
服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对终端设备101、102、103输入的目标元数据进行管理的服务器等。服务器可以对接收到的访问目标元数据的请求进行处理，并将处理结果(例如元数据)反馈给终端设备。
需要说明的是，本公开实施例所提供的用于分布式文件系统的分布式元数据服务方法可以由服务器105，也可以由终端设备执行。
需要指出的是，服务器105的本地也可以直接获取访问目标元数据的请求，服务器105可以直接获取本地的访问请求而找到元数据，此时，示例性系统架构100可以不包括终端设备101、102、103和网络104。
还需要指出的是，终端设备101、102、103中也可以安装有元数据服务类应用，此时，元数据服务方法也可以由终端设备101、102、103执行。此时，示例性系统架构100也可以不包括服务器105和网络104。
需要说明的是，服务器105可以是硬件，也可以是软件。当服务器105为硬件时，可以实现成多个服务器组成的分布式服务器集群，也可以实现成单个服务器。当服务器为软件时，可以实现成多个软件或软件模块(例如用来提供元数据服务)，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。
应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。
继续参考图2，示出了根据本公开的用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法的一些实施例的流程200。该用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法，包括以下步骤：
步骤201，接收访问目标元数据的请求。
在一些实施例中，用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法的执行主体(例如图1所示的终端设备)可以直接接收访问目标元数据的请求。该请求是由第一客户端发出的。
分布式文件系统包括至少一台服务器。至少一台服务器组成服务器集群。服务器集群用于存储文件数据和元数据。可选的，可以根据分布式文件系统的元数据数量，确定用于存储元数据的服务器集群中的分区数量。初始元数据数量较少时，用于存储元数据的服务器集群可以只包括一个分区。用于存储元数据的服务器集群的分区中的第一个分区称为根分区。
由第一客户端发出的请求携带目标元数据的标识。标识包括目标元数据的区标识和目标元数据的索引标识。其中，区标识是指确定存储目标元数据的各个分区中的目标分区的标志。分布式文件系统中的每一个文件的元数据都会占用固定的存储空间，称为一个索引。索引标识是指确定目标元数据的标志。
可选的，根分区中存储用于存储元数据的服务器集群的各个分区的区标识。随着元数据数量的增加，通过增加新的分区可以增加整个分布式文件系统的文件存储数量。整个分布式文件系统的元数据分散存放在不同的分区中。每个分区有一个唯一区标识，相应的，每个元数据的标识由区标识和索引标识组成。可选的，每个分区都拥有一个唯一的区标识，以及，每个元数据都包含一个唯一的索引标识。访问元数据时使用元数据标识，即元数据的区标识和索引标识作为访问的依据。
可选的，用于存储元数据的服务器集群至少包含一个分区。用于存储元数据的服务器集群的分区至少包括一个节点。该节点可以包括但不限于物理服务器、虚拟机、容器。该分区内的各个节点存储相同的元数据，处于不同分区的节点中存储的元数据是不同的。用于存储元数据的服务器集群的每个分区保存该分区的元数据，不同分区之间不需要共享用于存储元数据的服务器集群的存储资源。
可选的，用于存储元数据的服务器集群中所有的分区具有相同的权限，不存在具有超级管理权限的中央控制节点。因此，不会出现中央控制节点的负载瓶颈。
对于用于存储元数据的服务器集群的每个分区，将该分区存储为多层级树型结构，为该分区分配单独的存储资源。将各个分区的区标识保存在该分区的根分区中。其中，根分区是指用于存储元数据的服务器集群的分区中的第一个分区。
可选的，多层级树型结构由结点和子树组成，结点是使用多层级树型结构存储的元素，结点对应元数据，子树之间没有交集。以及，根结点是多层级树型结构的第一个结点，存储根结点的分区为根分区。随着分布式文件系统中所存储的文件数量的增加，多层级树型结构存储的各个分区中的任意数目个子树可以被分配到指定的新的分区，元数据可以在各个分区的所有分区中任意迁移。
可选的，分区内的元数据可以是多层级树型结构的任意子树。存储元数据时由根结点开始逐级存储并构建多层级的树型结构。根目录保存在根分区中。对应多层级的树型结构生成存储的多层级树型目录，从根目录开始逐级构建子目录，根目录保存在根分区中。如果一个子树要迁移到其他分区，在原分区中会保存一个元数据标识，该元数据标识由迁移到的新分区的区标识和该新分区为迁移过来的子树节点新生成的元数据的索引标识。
继续参考图3，示出了根据本公开的用于存储元数据的服务器集群的多层级树型结构的示意图。
在图3的应用场景中，用于存储元数据的服务器集群301中的其中一个分区中的一棵多层级树型目录树。所有结点保存为树型结构，其中，“user-1(用户-1)”可以是“pic(图片)”的父结点，“user-1(用户-1)”、“user-2(用户-2)”、“user-3(用户-3)”可以是同级的兄弟结点。可选的，用于存储元数据的服务器集群301中的其中一个分区中的一棵多层级树型目录树，其中，该树的根结点可以是“jfs-root(根结点)”。“1.jpg(图片1)”可以是四级结点，“user-2(用户-1)”可以是二级结点。
可选的，在接收访问目标元数据的请求之前，上述执行主体将根分区中存储的区标识发送至所连接的第一数目个客户端中，其中，第一数目个客户端中的每个客户端将区标识存储在本地的缓存区。
可选的，新的客户端连接入执行主体，执行主体都会将根分区中存储的区标识发送至该客户端。与执行主体相连接的第一数目个客户端中的每个客户端本地缓存区都保存由当前时刻执行主体根分区中存储的区标识。
步骤202，接收第一客户端返回的区标识。
在一些实施例中，上述执行主体接收第一客户端返回的区标识。执行主体能够将根分区中存储的区标识发送至所连接的第一数目个客户端中，其中，根分区是指所述用于存储元数据的服务器集群的第一个分区。第一数目个客户端中都保存有元数据的区标识。可选的，第一客户端查找本地缓存中存储的区标识，将区标识发送至执行主体。
步骤203，解析区标识,路由到第一目标分区中。
在一些实施例中，上述执行主体在用于存储元数据的服务器集群的各个分区中路由到区标识对应的第一目标分区。路由的过程就是根据区标识在用于存储元数据的服务器集群的各个分区中直接路由到该区标识对应的第一目标分区的过程。
步骤204，基于索引标识,在第一目标分区中找到目标元数据。
在一些实施例中，上述执行主体基于索引标识,在第一目标分区中找到目标元数据。确定索引标识中是否包含有第二区标识。响应于确定索引标识中包含有第二区标识，解析第二区标识,路由到第二目标分区中，在第二目标分区中找到目标元数据。响应于确定索引标识中不包含有第二区标识，在第一目标分区中找到所述目标元数据。
步骤205，向第一客户端返回目标元数据。
在一些实施例中，上述执行主体将在第一目标分区中查找访问到的目标元数据返回给第一客户端。
图2给出的一个实施例具有如下有益效果：元数据存储在用于存储元数据的服务器集群的分区中，其中，根分区中存储了全部元数据的区标识，根据区标识路由到该分区后基于元数据的索引标识查找到该元数据。本公开的实施例将元数据存储于服务器集群中的分区中，通过增加新的分区，可以线性扩展分布式文件系统能存储文件数量的上限，提高了存储能力，同时，根据元数据的区标识和索引标识在用于存储元数据的服务器集群的分区中查找元数据，提高了元数据查找的效率。
继续参考图4，示出了根据本公开的用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法的一个应用场景的示意图。
在图4的应用场景中，用于存储元数据的服务器集群401执行步骤402，步骤402将其根分区中存储的区标识发送至所连接的第一数目个客户端中，其中，第一数目个客户端中的每个客户端将所述区标识存储在本地的缓存区中。第一客户端403发出访问目标元数据的请求404，其中，该请求携带目标元数据的标识,标识包括目标元数据的区标识和目标元数据的索引标识。用于存储元数据的服务器集群401查找到目标元数据后，执行步骤405将目标元数据返回给第一客户端。
本申请实施例提供的用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法，首先将根分区中存储的区标识主动发送至所连接的第一数目个客户端中，方便所连接的第一数目个客户端在本地缓存区中查找区标识，提高元数据查找效率。
下面参考图5，其示出了适于用来实现本公开实施例的服务器的计算机系统500的结构示意图。图5示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，计算机系统500包括中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM，Read Only Memory)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(RAM，Random Access Memory)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还存储有系统500操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O，Input/Output)接口505也连接至总线504。
以下部件连接至I/O接口505：包括硬盘等的存储部分506；以及包括诸如LAN(局域网，Local Area Network)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分507。通信部分507经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器508也根据需要连接至I/O接口505。可拆卸介质509，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器508上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分506。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分507从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质509被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)501执行时，执行本公开的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Golang、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种用于分布式文件系统的分布式元数据管理方法，其中，所述分布式文件系统包括至少一台服务器，所述至少一台服务器组成服务器集群，所述服务器集群用于存储文件数据和元数据，所述方法包括：
接收访问目标元数据的请求，其中，所述请求是由第一客户端发出的，所述请求携带所述目标元数据的标识,所述标识包括所述目标元数据的区标识和所述目标元数据的索引标识；
接收第一客户端返回的所述区标识；
解析所述区标识,路由到第一目标分区中；
基于所述索引标识,在所述第一目标分区中找到所述目标元数据；
向所述第一客户端返回所述目标元数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收访问目标元数据的请求之前，所述方法还包括：
将根分区中存储的区标识发送至所连接的第一数目个客户端中，其中，所述根分区是指所述用于存储元数据的服务器集群的第一个分区，所述第一数目个客户端中的每个客户端将所述区标识存储在本地的缓存区。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述获取访问目标元数据的请求之前，所述方法还包括：
根据所述分布式文件系统的元数据数量，确定所述用于存储元数据的服务器集群的分区的数量；
对于所述用于存储元数据的服务器集群的每个分区，将该分区存储为多层级树型结构，为该分区分配单独的存储资源，将该分区的区标识保存在所述根分区中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多层级树型结构由结点和子树组成，所述结点是使用所述多层级树型结构存储的元素，所述结点对应所述分区，所述子树之间没有交集，以及
根结点是所述多层级树型结构的第一个结点，所述根结点对应的分区为根分区。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述分区由节点组成，其中，所述节点包括物理服务器、虚拟机、容器，以及，所述分区内的各个节点存储相同的元数据，不同分区内的各个节点中存储不同的元数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述解析所述区标识,路由到第一目标分区中，包括：
在用于存储元数据的服务器集群的各个分区中路由到所述区标识对应的第一目标分区中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述索引标识,在所述第一目标分区中找到所述目标元数据，包括：
确定所述索引标识中是否包含有第二区标识；
响应于确定是，解析所述第二区标识,路由到第二目标分区中，在所述第二目标分区中找到所述目标元数据；
响应于确定否，在所述第一目标分区中找到所述目标元数据。
8.一种第一终端设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
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