CN112653746B - 一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法及系统 - Google Patents

一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法及系统，其通过主存储设备管理模块设置与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列，生成为与多个存储设备管理模块一一对应的创建需求子消息，存储设备管理模块接收并解析创建需求子消息，依据存储主机ID从ID管理数据库中获取对应的对象存储设备ID序列，依据待创建对象存储设备个数和ID序列的占用情况生成对象存储设备创建消息，存储主机接收对应的对象存储设备消息，并依据该消息创建对象存储设备，通过Manager与节点交互实现多节点并发创建osd，不会造成osd_id冲突，大幅度提高osd创建效率，缩短部署时间。

Description

一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法及系统
技术领域
本发明属于分布式存储技术领域，更具体地，涉及一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法及系统。
背景技术
Ceph，一个开源的分布式存储系统，可同时提供块、文件、对象接口，Ceph 中承载数据的对象存储设备(Object Storage Device，简称osd)，一般可由一块机械盘构成，也可由一个RAID组构成，它的主要功能是存储数据、复制数据、平衡数据、恢复数据等，与其它OSD间进行心跳检查等，并将一些变化情况上报给Ceph Monitor。一般情况下一块硬盘对应一个OSD，由OSD来对硬盘存储进行管理，当然一个分区也可以成为一个OSD。
ceph分布式存储系统中，由于在创建osd时需要向控制节点申请id号，在不同节点并发创建osd会存在osd_id重发引发冲突的问题，也就是说多个osd 可能会申请到同一个id。因而，目前创建osd只能采用串行方式，然而，采用串行创建osd的方式效率很低，只能逐台节点逐个osd的创建，如果规模较大的情况下，创建osd将是一个非常耗时的过程。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法及系统，旨在解决分布式存储中并发创建对象存储设备会引起id重复的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法，该方法包括：
主存储设备管理模块设置与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID 序列，将与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列存储于ID管理数据库，并在ID管理数据库中标记ID序列的占用情况；
主存储设备管理模块接收对象存储设备的批量创建需求消息，依据待创建对象存储设备个数生成为与多个存储设备管理模块一一对应的创建需求子消息，创建需求子消息包括存储主机ID及对应的待创建对象存储设备个数；
存储设备管理模块接收并解析创建需求子消息，依据存储主机ID从ID管理数据库中获取对应的对象存储设备ID序列，依据待创建对象存储设备个数和 ID序列的占用情况生成对象存储设备创建消息，对象存储设备创建消息包括存储主机ID、待创建对象存储设备个数和待创建对象存储设备对应的ID，将对象存储设备消息下发给对应的主机；
存储主机接收对应的对象存储设备消息，并依据该消息创建对象存储设备；
存储设备管理模块接收主机反馈的对象存储设备创建回复消息，依据对象存储设备创建回复消息更新ID管理数据库。
作为本发明的进一步改进，多个存储设备管理模块以虚拟机或者容器的方式全部运行在一台管理主机，或者一个存储设备管理模块单独运行于一台管理主机上。
作为本发明的进一步改进，所有存储设备管理模块之间互通心跳消息，每个存储设备管理模块上都保存有集群中其他存储设备管理模块的心跳消息。
作为本发明的进一步改进，对象存储设备ID序列为预设个数的连续ID序列。
作为本发明的进一步改进，每个存储主机上部署有一个终端程序，该终端程序用于接收存储设备管理模块的操作指令并向存储设备管理模块反馈存储主机上对象存储设备的状态。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种并发创建对象存储设备的分布式存储系统，其特征在于，该系统包括：
主存储设备管理模块，用于设置与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列，将与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列存储于ID 管理数据库，并在ID管理数据库中标记ID序列的占用情况；接收对象存储设备的批量创建需求消息，依据待创建对象存储设备个数生成为与多个存储设备管理模块一一对应的创建需求子消息后，创建需求子消息包括存储主机ID及对应的待创建对象存储设备个数；
存储设备管理模块，用于接收并解析创建需求子消息，依据存储主机ID从 ID管理数据库中获取对应的对象存储设备ID序列，依据待创建对象存储设备个数和ID序列的占用情况生成对象存储设备创建消息，对象存储设备创建消息包括存储主机ID、待创建对象存储设备个数和待创建对象存储设备对应的ID，将对象存储设备消息下发给对应的存储主机；接收主机反馈的对象存储设备创建回复消息，依据对象存储设备创建回复消息更新ID管理数据库；
存储主机，接收对应的对象存储设备消息，并依据该消息创建对象存储设备。
作为本发明的进一步改进，多个存储设备管理模块以虚拟机或者容器的方式全部运行在一台管理主机，或者一个存储设备管理模块单独运行于一台管理主机上。
作为本发明的进一步改进，所有存储设备管理模块之间互通心跳消息，每个存储设备管理模块上都保存有集群中其他存储设备管理模块的心跳消息。
作为本发明的进一步改进，对象存储设备ID序列为预设个数的连续ID序列。
作为本发明的进一步改进，每个存储主机上部署有一个终端程序，该终端程序用于接收存储设备管理模块的操作指令并向存储设备管理模块反馈存储主机上对象存储设备的状态。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供的一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法及系统，通过主Manager根据节点数量给每台节点在配置文件或数据库中记录节点OSD_ID 范围，省去了申请osd_id的流程，缩短了创建路径；将osd信息以主机为单位分发给DManager集群中的其他Manager，通过Manager与节点交互实现多节点并发创建osd，不会造成osd_id冲突，大幅度提高osd创建效率，缩短部署时间。以10节点，每节点10个osd为例，采用本申请的方法创建osd的效率最多可提升100倍，从而分布式管理集群DManager可以最大程度的在大规模场景中发挥负载均衡的作用，并且具备高可用特性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法的示意图；
图2是本发明实施例提供的存储设备管理模块与host之间交互的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例提供的一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法的示意图。如图1所示，一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法，该方法包括如下步骤：
选取任意一个存储设备管理模块(Manager)作为主存储设备管理模块，利用主存储设备管理模块设置与每个存储主机(host，也可以称为存储节点)ID 一一对应的对象存储设备(osd，Object Storage Device)ID序列，优选的，对象存储设备ID序列为预设个数的连续ID序列，将与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列存储于ID管理数据库，并在ID管理数据库中标记 ID序列的占用情况；优选的，多个存储设备管理模块可以以虚拟机或者容器的方式全部运行在一台管理主机，也可以一个存储设备管理模块单独运行于一台管理主机上；进一步地，所有存储设备管理模块之间互通心跳消息，每个存储设备管理模块上都保存有集群中其他存储设备管理模块的心跳消息。作为一个示例，可以通过Raft算法选取一个主Manager，当然该算法仅为一个示例，可以依据需求选择对应的算法以确定主Manager；如表1所示，在初始化过程中，主Manager根据存储节点(host)数量将各节点对应的osd_id范围进行持久化，以持久化方式创建ID管理数据库(表osd_id_range)，也支持配置文件 (osd_id_range.conf)，例如，给每个节点osd_id的预留个数为64(由于目前市面上的存储服务器没有超过64盘位的，故而选择给每台服务器预留64个 osd_id)，则节点一的范围是0～63，节点二的范围是64～127，节点三的范围是 128～191，以此类推。
表1本发明实施例的ID管理数据库的示意表之一
字段名 类型 描述
host_ip String 主机IP
osd_min_id int 本节点osd最小编号
osd_max_id int 本节点osd最大编号
具体配置文件osd_id_range.conf为：
[host01_ip]
osd_min_id＝xxx
osd_max_id＝xxx
[host02_ip]
osd_min_id＝xxx
osd_max_id＝xxx
主存储设备管理模块接收对象存储设备的批量创建需求消息，批量创建需求消息包括待创建对象存储设备个数，解析该批量创建需求消息并转换为与多个存储设备管理模块一一对应的创建需求子消息后下发，创建需求子消息包括存储主机ID及对应的待创建对象存储设备个数；当主Manager收到osd创建任务后，会将osd信息以主机为单位分发给DManager集群中的其他Manager，以此保证负载均衡。
存储设备管理模块接收并解析创建需求子消息，依据存储主机ID从ID管理数据库中获取对应的对象存储设备ID序列，依据待创建对象存储设备个数和 ID序列的占用情况生成对象存储设备创建消息，对象存储设备创建消息包括存储主机ID、待创建对象存储设备个数和待创建对象存储设备对应的ID，将对象存储设备消息下发给对应的存储主机；存储主机接收对应的对象存储设备消息，并依据该消息创建对象存储设备；存储设备管理模块接收主机反馈的对象存储设备创建回复消息，依据对象存储设备创建回复消息更新ID管理数据库。优选的，每个存储主机上部署有一个终端程序，该终端程序用于接收存储设备管理模块的操作指令并向存储设备管理模块反馈存储主机上对象存储设备的状态。
如表2所示，各Manager将所管理的主机节点已使用osd_id持久化到数据库(表osd_id_used)或配置文件(osd_id_used.conf)数据库表和配置文件中字段。
表2本发明实施例的ID管理数据库的示意表之二
字段名 类型 描述
ost_id int 已使用osd id
host_id string 主机IP
配置文件osd_id_used.conf为：
[host01_ip]
osd_id＝0
osd_id＝1
osd_id＝2
[host02_ip]
osd_id＝64
osd_id＝65
osd_id＝66
图2是本发明实施例提供的存储设备管理模块与host之间交互的示意图。如图2所示，以Manager01为例，Manager01负责管理host01、host02和host03， Manager01为每台host分配一个大小为64的全0数组，用以在内存中记录已分配和未分配的ID，如果现在Manager01分担10个osd的创建任务，考虑到每个节点的负载并为了最大程度的并发创建osd，Manager01会将10个osd的创建请求尽量平均的分发到三个节点上，通过轮询方式分配后，host01创建4个 osd，host02创建3个osd，host03创建3个osd。Manager01启动后，为每个host 生成一个大小为64的全0数组osd_id_array[64]，用以记录本节点上已分配和未分配的osd_id，然后从表osd_id_range或配置文件osd_id_range.conf查询本节点osd_min_id和osd_max_id，从表osd_id_used或配置文件osd_id_used.conf 中查询本节点已使用osd_id。如果已有使用过的osd_id则先将(osd_id- osd_min_id)得到的值X在数组中的相应下标位置置1，即osd_id_array[X]＝1，然后从数组下标为0的位置开始遍历查找值为0的元素，比如第一个找到值为 0的元素下标为Y，即osd_id_array[Y]为0，那么(Y+osd_min_id)便是可分配的osd_id；如果还没有已使用的osd_id，则直接从数组下标为0的位置开始分配id号，即osd_min_id。分配完osd_id后，Manager01需要将分配出去的osd_id在表osd_id_used或配置文件osd_id_used.conf中进行记录，并在 osd_id_array数组相应下标位置置1，后续遍历查找可以直接在osd_id_array数组中进行。相应的，在删除osd时，则需要从表osd_id_used或配置文件 osd_id_used.conf中将相应的osd_id记录删除，并将osd_id_array数组中相应下标位置置0。根据上述分配规则，在没有创建过osd的情况下，host01上分配的 osd_id为[0,1,2,3]，host02上分配的osd_id为[64,65,66]，host03上分配的osd_id 为[128,129,130]。最后，Manager01将分配好的osd_id发送到各个host，各host 上的agent根据得到的osd_id和磁盘信息进行osd的创建。
本实施例还提供了一种并发创建对象存储设备的分布式存储系统，该系统包括：
主存储设备管理模块，用于设置与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列，将与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列存储于ID 管理数据库，并在ID管理数据库中标记ID序列的占用情况；接收对象存储设备的批量创建需求消息，依据待创建对象存储设备个数生成为与多个存储设备管理模块一一对应的创建需求子消息，创建需求子消息包括存储主机ID及对应的待创建对象存储设备个数；
存储设备管理模块，用于接收并解析创建需求子消息，依据存储主机ID从 ID管理数据库中获取对应的对象存储设备ID序列，依据待创建对象存储设备个数和ID序列的占用情况生成对象存储设备创建消息，对象存储设备创建消息包括存储主机ID、待创建对象存储设备个数和待创建对象存储设备对应的ID，将对象存储设备消息下发给对应的存储主机；接收主机反馈的对象存储设备创建回复消息，依据对象存储设备创建回复消息更新ID管理数据库；
存储主机，接收对应的对象存储设备消息，并依据该消息创建对象存储设备。该系统的实现原理、技术效果与上述方法类似，此处不再赘述。
本实施例还提供了一种计算机可读介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行实施例中方法的步骤。计算机可读介质的类型包括但不限于SD卡、U盘、固定硬盘、移动硬盘等存储介质。
本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法，其特征在于，该方法包括：
主存储设备管理模块设置预留的与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列，将与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列以持久化方式存储于ID管理数据库，并在ID管理数据库中标记ID序列的占用情况；
主存储设备管理模块接收对象存储设备的批量创建需求消息，依据待创建对象存储设备个数生成为与多个存储设备管理模块一一对应的创建需求子消息，创建需求子消息包括存储主机ID及对应的待创建对象存储设备个数；
所有存储设备管理模块之间互通心跳消息，每个存储设备管理模块上都保存有集群中其他存储设备管理模块的心跳消息；
存储设备管理模块接收并解析创建需求子消息，依据存储主机ID从ID管理数据库中获取对应的对象存储设备ID序列，依据待创建对象存储设备个数和ID序列的占用情况生成对象存储设备创建消息，对象存储设备创建消息包括存储主机ID、待创建对象存储设备个数和待创建对象存储设备对应的ID，将对象存储设备消息下发给对应的主机；
存储主机接收对应的对象存储设备消息，并依据该消息创建对象存储设备；
存储设备管理模块接收主机反馈的对象存储设备创建回复消息，依据对象存储设备创建回复消息更新ID管理数据库。
2.如权利要求1所述的一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法，其中，多个存储设备管理模块以虚拟机或者容器的方式全部运行在一台管理主机，或者一个存储设备管理模块单独运行于一台管理主机上。
3.如权利要求1所述的一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法，其中，所述对象存储设备ID序列为预设个数的连续ID序列。
4.如权利要求1所述的一种并发创建对象存储设备的分布式存储方法，其中，每个存储主机上部署有一个终端程序，该终端程序用于接收存储设备管理模块的操作指令并向存储设备管理模块反馈存储主机上对象存储设备的状态。
5.一种并发创建对象存储设备的分布式存储系统，其特征在于，该系统包括：
主存储设备管理模块，用于设置预留的与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列，将与每个存储主机ID一一对应的对象存储设备ID序列以持久化方式存储于ID管理数据库，并在ID管理数据库中标记ID序列的占用情况；接收对象存储设备的批量创建需求消息，依据待创建对象存储设备个数生成为与多个存储设备管理模块一一对应的创建需求子消息，创建需求子消息包括存储主机ID及对应的待创建对象存储设备个数；
存储设备管理模块，用于接收并解析创建需求子消息，依据存储主机ID从ID管理数据库中获取对应的对象存储设备ID序列，依据待创建对象存储设备个数和ID序列的占用情况生成对象存储设备创建消息，对象存储设备创建消息包括存储主机ID、待创建对象存储设备个数和待创建对象存储设备对应的ID，将对象存储设备消息下发给对应的存储主机；接收主机反馈的对象存储设备创建回复消息，依据对象存储设备创建回复消息更新ID管理数据库；
存储主机，接收对应的对象存储设备消息，并依据该消息创建对象存储设备；
其中，所有存储设备管理模块之间互通心跳消息，每个存储设备管理模块上都保存有集群中其他存储设备管理模块的心跳消息。
6.如权利要求5所述的一种并发创建对象存储设备的分布式存储系统，其中，多个存储设备管理模块以虚拟机或者容器的方式全部运行在一台管理主机，或者一个存储设备管理模块单独运行于一台管理主机上。
7.如权利要求5所述的一种并发创建对象存储设备的分布式存储系统，其中，所述对象存储设备ID序列为预设个数的连续ID序列。
8.如权利要求5所述的一种并发创建对象存储设备的分布式存储系统，其中，每个存储主机上部署有一个终端程序，该终端程序用于接收存储设备管理模块的操作指令并向存储设备管理模块反馈存储主机上对象存储设备的状态。
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