CN111752483B - 一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法及系统，所述方法包括如下步骤：S1.获取集群存储池中归置组PG的原始分布OSD列表；S2.当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG的新分布OSD列表；S3.计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项，生成差异比对表；S4.遍历差异比对表依次删除每个归置组PG差异项在对应新分布OSD列表中的替换硬盘，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表；S5.应用差异纠正表，将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布。本发明减少集群数据的迁移量，提升集群可用性。

Description

一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法及系统
技术领域
本发明属于分布式存储技术领域，具体涉及一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法及系统。
背景技术
OSD，是Object-based Storage Device的简称，基于对象存储技术的设备就是对象存储设备，也就是存储介质，对应存储集群中的硬盘。
PG(Placement Group)归置组，数据分布的一种逻辑单元。
存储池是分布式存储系统的基础，一般存储系统中有多个存储池组成，存储池在创建时指定数据保存模式，比如副本模式或者纠删模式。存储池创建后会生成对应的归置组PG，归置组PG是一种虚拟概念，以副本模式中的3副本为例，为了实现高可用，归置组PG通过某种伪随机算法分别计算出3个OSD进行数据保存，即每个归置组PG都有对应的OSD列表，例如某个归置组PG的OSD列表为[6 1 11]。
在集群使用中因为某些原因(寿命，异常断电等)会导致硬盘故障，从而产生硬盘替换需求，硬盘替换后通过伪随机算法再次计算归置组PG分布(OSD列表)，涉及替换硬盘的归置组PG会产生数据的迁移，但是因为伪随机算法不稳定，并未涉及换盘的归置组PG也会存在一定数量的OSD列表变更，从而导致不必要的数据迁移，集群数量越大迁移时间就越长，问题越明显，目前针对该问题并没有有效优化。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法及系统，是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的上述硬盘替换后，因为伪随机算法不稳定，并未涉及换盘的归置组PG也会存在一定数量的OSD列表变更，从而导致不必要的数据迁移的缺陷，本发明提供一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法及系统，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法，包括如下步骤：
S1.获取集群存储池中归置组PG的原始分布OSD列表；
S2.当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG的新分布OSD列表；
S3.计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项，生成差异比对表；
S4.遍历差异比对表依次删除每个归置组PG差异项在对应新分布OSD列表中的替换硬盘，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表；
S5.应用差异纠正表，将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布。
进一步地，步骤S2具体步骤如下：
S21.判断集群存储池中是否发生换盘；
若是，进入步骤S22；
若否，返回步骤S21；
S22.获取集群存储池中归置组PG新分布OSD列表，进入步骤S3。发生换盘就会发生归置组PG的OSD列表的重新计算。
进一步地，步骤S3具体步骤如下：
S31.计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项并进行保存；
S32.设定归置组PG为主键；
S33.记录每个主键对应的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项字段，记录为osd.x->osd.y的形式，其中osd.x为归置组PD对应新分布OSD列表中的硬盘，osd.y为归置组PD对应原始分布OSD列表中的硬盘，生成差异比对表。将发生归置组PG的OSD列表重新计算的差异项通过比对找出来。
进一步地，步骤S4具体步骤如下：
S41.遍历差异比对表依次定位并判断每个归置组PG对应的差异项字段中的osd.x是否为替换的硬盘；
若是，进入步骤S42；
若否，进入步骤S43；
S42.删除该归置组PG对应的差异项字段；
S43.判断是否每个归置组PG定位完毕；
若是，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表，进入步骤S5；
若否，返回步骤S41。将属于替换硬盘的差异项删除，从而得到需要纠正的OSD。
进一步地，步骤S5具体步骤如下：
S51.获取差异纠正表；
S52.依次定位差异纠正表中因额外OSD变化导致的差异项osd.x->osd.y；
S53.将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布，即将osd.x更改为osd.y。将需要纠正的OSD还原，从而避免了额外的数据迁移，提升硬盘可用性。
第二方面，本发明提供一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的系统，包括：
原始分布OSD列表获取模块，用于获取集群存储池中归置组PG的原始分布OSD列表；
新分布OSD列表获取模块，用于当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG的新分布OSD列表；
差异比对表生成模块，用于计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项，生成差异比对表；
差异纠正表生成模块，用于遍历差异比对表依次删除每个归置组PG差异项在对应新分布OSD列表中的替换硬盘，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表；
差异纠正模块，用于应用差异纠正表，将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布。
进一步地，新分布OSD列表获取模块包括：
换盘判断单元，用于判断集群存储池中是否发生换盘；
新分布OSD列表获取单元，用于当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG新分布OSD列表。
进一步地，差异比对表生成模块包括：
差异项计算单元，用于计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项并进行保存；
主键设置单元，用于设定归置组PG为主键；
差异比对表生成单元，用于记录每个主键对应的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项字段，记录为osd.x->osd.y的形式，其中osd.x为归置组PD对应新分布OSD列表中的硬盘，osd.y为归置组PD对应原始分布OSD列表中的硬盘，生成差异比对表。
进一步地，差异纠正表生成模块包括：
替换硬盘判断单元，用于遍历差异比对表依次定位并判断每个归置组PG对应的差异项字段中的osd.x是否为替换的硬盘；
差异项字段删除单元，用于当差异项字段中的osd.x为替换的硬盘时，删除该归置组PG对应的差异项字段；
归置组PG定位完毕判定单元，用于判断是否每个归置组PG定位完毕；
差异纠正表生成单元，用于当每个归置组PG均定位完毕时，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表。
进一步地，差异纠正模块包括：
差异纠正表获取单元，用于获取差异纠正表；
额外OSD变化导致的差异项获取单元，用于依次定位差异纠正表中因额外OSD变化导致的差异项osd.x->osd.y；
差异纠正单元，用于将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布，即将osd.x更改为osd.y。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法及系统，通过计算存储集群中所有归置项PG原始分布的OSD列表及换盘后新分布的OSD列表，将除替换硬盘真正引起分布变更的归置项PG外，因为算法不稳定导致的分布变更通过差异纠正表的形式纠正成原始分布，从而减少集群数据的迁移量，提升集群可用性。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明的方法流程示意图一；
图2是本发明的方法流程示意图二；
图3为本发明的系统示意图；
图中，1-原始分布OSD列表获取模块；2-新分布OSD列表获取模块；2.1-换盘判断单元；2.2-新分布OSD列表获取单元；3-差异比对表生成模块；3.1-差异项计算单元；3.2-主键设置单元；3.3-差异比对表生成单元；4-差异纠正表生成模块；4.1-替换硬盘判断单元；4.2-差异项字段删除单元；4.3-归置组PG定位完毕判定单元；4.4-差异纠正表生成单元；5-差异纠正模块；5.1-差异纠正表获取单元；5.2-额外OSD变化导致的差异项获取单元；5.3-差异纠正单元。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法，包括如下步骤：
S1.获取集群存储池中归置组PG的原始分布OSD列表；
S2.当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG的新分布OSD列表；
S3.计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项，生成差异比对表；
S4.遍历差异比对表依次删除每个归置组PG差异项在对应新分布OSD列表中的替换硬盘，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表；
S5.应用差异纠正表，将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布。
实施例2：
如图2所示，本发明提供一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法，包括如下步骤：
S1.获取集群存储池中归置组PG的原始分布OSD列表；
S2.当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG的新分布OSD列表；具体步骤如下：
S21.判断集群存储池中是否发生换盘；
若是，进入步骤S22；
若否，返回步骤S21；
S22.获取集群存储池中归置组PG新分布OSD列表，进入步骤S3；
S3.计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项，生成差异比对表；具体步骤如下：
S31.计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项并进行保存；
S32.设定归置组PG为主键；
S33.记录每个主键对应的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项字段，记录为osd.x->osd.y的形式，其中osd.x为归置组PD对应新分布OSD列表中的硬盘，osd.y为归置组PD对应原始分布OSD列表中的硬盘，生成差异比对表；
S4.遍历差异比对表依次删除每个归置组PG差异项在对应新分布OSD列表中的替换硬盘，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表；具体步骤如下：
S41.遍历差异比对表依次定位并判断每个归置组PG对应的差异项字段中的osd.x是否为替换的硬盘；
若是，进入步骤S42；
若否，进入步骤S43；
S42.删除该归置组PG对应的差异项字段；
S43.判断是否每个归置组PG定位完毕；
若是，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表，进入步骤S5；
若否，返回步骤S41；
S5.应用差异纠正表，将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布；具体步骤如下：
S51.获取差异纠正表；
S52.依次定位差异纠正表中因额外OSD变化导致的差异项osd.x->osd.y；
S53.将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布，即将osd.x更改为osd.y。
实施例3：
如图3所示，本发明提供一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的系统，包括：
原始分布OSD列表获取模块1，用于获取集群存储池中归置组PG的原始分布OSD列表；
新分布OSD列表获取模块2，用于当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG的新分布OSD列表；新分布OSD列表获取模块2包括：
换盘判断单元2.1，用于判断集群存储池中是否发生换盘；
新分布OSD列表获取单元2.2，用于当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG新分布OSD列表；
差异比对表生成模块3，用于计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项，生成差异比对表；差异比对表生成模块3包括：
差异项计算单元3.1，用于计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项并进行保存；
主键设置单元3.2，用于设定归置组PG为主键；
差异比对表生成单元3.3，用于记录每个主键对应的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项字段，记录为osd.x->osd.y的形式，其中osd.x为归置组PD对应新分布OSD列表中的硬盘，osd.y为归置组PD对应原始分布OSD列表中的硬盘，生成差异比对表；
差异纠正表生成模块4，用于遍历差异比对表依次删除每个归置组PG差异项在对应新分布OSD列表中的替换硬盘，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表；差异纠正表生成模块4包括：
替换硬盘判断单元4.1，用于遍历差异比对表依次定位并判断每个归置组PG对应的差异项字段中的osd.x是否为替换的硬盘；
差异项字段删除单元4.2，用于当差异项字段中的osd.x为替换的硬盘时，删除该归置组PG对应的差异项字段；
归置组PG定位完毕判定单元4.3，用于判断是否每个归置组PG定位完毕；
差异纠正表生成单元4.4，用于当每个归置组PG均定位完毕时，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表；
差异纠正模块5，用于应用差异纠正表，将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布；差异纠正模块5包括：
差异纠正表获取单元5.1，用于获取差异纠正表；
额外OSD变化导致的差异项获取单元5.2，用于依次定位差异纠正表中因额外OSD变化导致的差异项osd.x->osd.y；
差异纠正单元5.3，用于将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布，即将osd.x更改为osd.y。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.获取集群存储池中归置组PG的原始分布OSD列表；
S2.当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG的新分布OSD列表；
S3.计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项，生成差异比对表；
S4.遍历差异比对表依次删除每个归置组PG差异项在对应新分布OSD列表中的替换硬盘，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表；
S5.应用差异纠正表，将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布。
2.如权利要求1所述的存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：
S21.判断集群存储池中是否发生换盘；
若是，进入步骤S22；
若否，返回步骤S21；
S22.获取集群存储池中归置组PG新分布OSD列表，进入步骤S3。
3.如权利要求1所述的存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法，其特征在于，步骤S3具体步骤如下：
S31.计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项并进行保存；
S32.设定归置组PG为主键；
S33.记录每个主键对应的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项字段，记录为osd.x->osd.y的形式，其中osd.x为归置组PD对应新分布OSD列表中的硬盘，osd.y为归置组PD对应原始分布OSD列表中的硬盘，生成差异比对表。
4.如权利要求3所述的存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法，其特征在于，步骤S4具体步骤如下：
S41.遍历差异比对表依次定位并判断每个归置组PG对应的差异项字段中的osd.x是否为替换的硬盘；
若是，进入步骤S42；
若否，进入步骤S43；
S42.删除该归置组PG对应的差异项字段；
S43.判断是否每个归置组PG定位完毕；
若是，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表，进入步骤S5；
若否，返回步骤S41。
5.如权利要求4所述的存储集群中存储介质变更减少重构数据的方法，其特征在于，步骤S5具体步骤如下：
S51.获取差异纠正表；
S52.依次定位差异纠正表中因额外OSD变化导致的差异项osd.x->osd.y；
S53.将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布，即将osd.x更改为osd.y。
6.一种存储集群中存储介质变更减少重构数据的系统，其特征在于，包括：
原始分布OSD列表获取模块（1），用于获取集群存储池中归置组PG的原始分布OSD列表；
新分布OSD列表获取模块（2），用于当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG的新分布OSD列表；
差异比对表生成模块（3），用于计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项，生成差异比对表；
差异纠正表生成模块（4），用于遍历差异比对表依次删除每个归置组PG差异项在对应新分布OSD列表中的替换硬盘，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表；
差异纠正模块（5），用于应用差异纠正表，将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布。
7.如权利要求6所述的存储集群中存储介质变更减少重构数据的系统，其特征在于，新分布OSD列表获取模块（2）包括：
换盘判断单元（2.1），用于判断集群存储池中是否发生换盘；
新分布OSD列表获取单元（2.2），用于当集群存储池中发生换盘时，获取集群存储池中归置组PG新分布OSD列表。
8.如权利要求6所述的存储集群中存储介质变更减少重构数据的系统，其特征在于，差异比对表生成模块（3）包括：
差异项计算单元（3.1），用于计算归置组PG的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项并进行保存；
主键设置单元（3.2），用于设定归置组PG为主键；
差异比对表生成单元（3.3），用于记录每个主键对应的原始分布OSD列表与新分布OSD列表的差异项字段，记录为osd.x->osd.y的形式，其中osd.x为归置组PD对应新分布OSD列表中的硬盘，osd.y为归置组PD对应原始分布OSD列表中的硬盘，生成差异比对表。
9.如权利要求6所述的存储集群中存储介质变更减少重构数据的系统，其特征在于，差异纠正表生成模块（4）包括：
替换硬盘判断单元（4.1），用于遍历差异比对表依次定位并判断每个归置组PG对应的差异项字段中的osd.x是否为替换的硬盘；
差异项字段删除单元（4.2），用于当差异项字段中的osd.x为替换的硬盘时，删除该归置组PG对应的差异项字段；
归置组PG定位完毕判定单元（4.3），用于判断是否每个归置组PG定位完毕；
差异纠正表生成单元（4.4），用于当每个归置组PG均定位完毕时，得到额外OSD变化的归置组PG，生成差异纠正表。
10.如权利要求6所述的存储集群中存储介质变更减少重构数据的系统，其特征在于，差异纠正模块（5）包括：
差异纠正表获取单元（5.1），用于获取差异纠正表；
额外OSD变化导致的差异项获取单元（5.2），用于依次定位差异纠正表中因额外OSD变化导致的差异项osd.x->osd.y；
差异纠正单元（5.3），用于将额外OSD变化的归置组PG纠正成原始分布，即将osd.x更改为osd.y。
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