CN113641756A - 一种分布式高并发的数据存储方法 - Google Patents

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李照川
郭亚琨
赵海兴
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    • G06F11/1458—Management of the backup or restore process
    • G06F11/1464—Management of the backup or restore process for networked environments

Abstract

本发明特别涉及一种分布式高并发的数据存储方法。该分布式高并发的数据存储方法，构建一个集群，包括客户端节点、管理节点和存储节点；使用多个存储节点并行存储数据，提高数据的写入效率；存储节点之间采用一致性协议进行数据同步，保证在一定时间内所有存储节点的数据一致；用户只与客户端节点进行交互，通过客户端节点向管理节点获取当前集群中可用的存储节点，管理节点负责对存储节点进行心跳检测和管理。该分布式高并发的数据存储方法，利用集群中多个存储节点分别存储一部分数据，提高了并行写入能力，支持大量数据高性能写入；同时利用Gossip协议实现各个存储节点数据的最终一致，解决了大量数据写入时的性能问题和数据的丢失问题。

Description

一种分布式高并发的数据存储方法
技术领域
本发明涉及计算机软件应用技术领域，特别涉及一种分布式高并发的数据存储方法。
背景技术
随着互联网技术的不断发展，各类应用产生的数据量也不断增加(用户量不断增加，各种数据的数量也在成几何级的上升)，因此对数据库高效写入和保证数据安全的能力提出了更高的要求。面对大量数据的批量写入时，单机的数据库写入能力有限，往往无法满足大量数据高效写入的要求。目前常见的分布式数据库架构为一主多从和多主多从，采用读写分离的方式提高了查询效率，但是无法解决大量数据写入耗时长的问题。
为了提高分布式数据库集群面对大量数据插入时的并行写入能力，解决大量数据写入时的性能问题以及数据冗余备份的问题，本发明提出了一种分布式高并发的数据存储方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的分布式高并发的数据存储方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种分布式高并发的数据存储方法，其特征在于：构建一个集群，集群中的节点分为客户端节点、管理节点和存储节点；
使用多个存储节点并行存储数据，提高数据的写入效率；存储节点之间采用一致性协议进行数据同步，保证在一定时间内所有存储节点的数据一致；
用户只与客户端节点进行交互，通过客户端节点向管理节点获取当前集群中可用的存储节点，管理节点负责对存储节点进行心跳检测和管理。
所述客户端节点负责与上层服务或用户之间的交互，处理来自上层服务或用户的写入请求；当有大量数据写入时，上层服务将要写入的全部数据传给客户端节点，客户端节点从管理节点处获得当前集群中存储节点的信息，将数据平均分配给每个存储节点，每个存储节点将整体数据的一部分写入本地存储。
当收到数据写入请求时，客户端节点首先向管理节点获取当前存储节点的数量，根据当前集群中存储节点的数量将要写入的数据平均分配到每个存储节点来进行存储，收到所有存储节点发回的写入成功信息则表示全部数据写入成功；
若未收到存储节点的写入成功信息则将对应的部分数据平均分发给其余可用存储节点，同时将失败的存储节点从集群中移除。
所述存储节点根据心跳检测机制定时向管理节点发送心跳包，所述管理节点维护当前集群中存活的可用存储节点列表，如果没有收到来自某个存储节点在一个生命周期的心跳包，则将该存储节点视为不可用，将其从当前可用存储节点列表中移除。
当有新的存储节点加入到集群中时，向管理节点发送加入消息，经管理节点确认后新加入的存储节点与管理节点建立心跳检测机制，并将新加入的存储节点添加到当前可用存储节点列表中，视为加入成功。
所述存储节点收到来自客户端节点的数据写入请求后，将数据写入本地存储，并向客户端发送写入成功消息；同时，存储节点之间经过通信互相交换当前的数据状态，对比自身的数据状态和其他节点的数据状态，缺少数据的节点向拥有数据的节点请求缺少的数据，进而保证所有存储节点的数据状态能够迅速达成同步。
所述存储节点之间没有主从之分，集群中的所有存储节点组成一个P2P(Peer toPeer，对等网络)网络，所述存储节点通过Gossip协议迅速实现数据同步，每个存储节点都是一个整体数据的冗余备份，从而保证数据不丢失。
所述存储节点之间使用Gossip协议进行通信，通过Gossip协议获取集群中其他可用的存储节点及其数据状态，并与其它可用的存储节点的数据状态进行对比，找出其他存储节点中存储的自身缺少的数据，向其他存储节点发出数据请求，获取其他存储节点中存储的自身缺少的数据。
本发明的有益效果是：该分布式高并发的数据存储方法，利用集群中多个存储节点分别存储一部分数据，提高了并行写入能力，支持大量数据高性能写入；同时利用Gossip协议实现各个存储节点数据的最终一致，解决了大量数据写入时的性能问题和数据的丢失问题。
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，下面描述中的附图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。
附图1为本发明分布式高并发的数据存储方法示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述。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。
该分布式高并发的数据存储方法，构建一个集群，集群中的节点分为客户端节点、管理节点和存储节点；
使用多个存储节点并行存储数据，提高数据的写入效率；存储节点之间采用一致性协议进行数据同步，保证在一定时间内所有存储节点的数据一致；
用户只与客户端节点进行交互，通过客户端节点向管理节点获取当前集群中可用的存储节点，管理节点负责对存储节点进行心跳检测和管理。
所述客户端节点负责与上层服务或用户之间的交互，处理来自上层服务或用户的写入请求；当有大量数据写入时，上层服务将要写入的全部数据传给客户端节点，客户端节点从管理节点处获得当前集群中存储节点的信息，将数据平均分配给每个存储节点，每个存储节点将整体数据的一部分写入本地存储。
当收到数据写入请求时，客户端节点首先向管理节点获取当前存储节点的数量，根据当前集群中存储节点的数量将要写入的数据平均分配到每个存储节点来进行存储，收到所有存储节点发回的写入成功信息则表示全部数据写入成功；
若未收到存储节点的写入成功信息则将对应的部分数据平均分发给其余可用存储节点，同时将失败的存储节点从集群中移除。
所述存储节点根据心跳检测机制定时向管理节点发送心跳包，所述管理节点维护当前集群中存活的可用存储节点列表，如果没有收到来自某个存储节点在一个生命周期的心跳包，则将该存储节点视为不可用，将其从当前可用存储节点列表中移除。
当有新的存储节点加入到集群中时，向管理节点发送加入消息，经管理节点确认后新加入的存储节点与管理节点建立心跳检测机制，并将新加入的存储节点添加到当前可用存储节点列表中，视为加入成功。
所述存储节点收到来自客户端节点的数据写入请求后，将数据写入本地存储，并向客户端发送写入成功消息；同时，存储节点之间经过通信互相交换当前的数据状态，对比自身的数据状态和其他节点的数据状态，缺少数据的节点向拥有数据的节点请求缺少的数据，进而保证所有存储节点的数据状态能够迅速达成同步。
所述存储节点之间没有主从之分，集群中的所有存储节点组成一个P2P(Peer toPeer，对等网络)网络，所述存储节点通过Gossip协议迅速实现数据同步，每个存储节点都是一个整体数据的冗余备份，从而保证数据不丢失。
Gossip协议是一种去中心化思路的分布式协议，能够利用一种随机的方式将信息传播到整个集群中，并在一定时间内使得集群内所有存储节点的数据一致，解决了数据状态在集群中的传播和状态一致性的保证两个问题。
所述存储节点之间使用Gossip协议进行通信，通过Gossip协议获取集群中其他可用的存储节点及其数据状态，并与其它可用的存储节点的数据状态进行对比，找出其他存储节点中存储的自身缺少的数据，向其他存储节点发出数据请求，获取其他存储节点中存储的自身缺少的数据。
该高并发分布式的数据存储方法，包括以下步骤：
S1.客户端节点接收到要写入的数据
S2.客户端节点请求管理节点，获取集群中存储节点信息
S3.客户端节点将数据分发到各个存储节点
S4.存储节点对接收到的数据进行写入操作，写入完成后向客户端节点发送写入成功
S5.客户端节点收到全部存储节点写入成功信息，向上级返回写入成功结果。
与现有技术相比，该高并发分布式的数据存储方法，具有以下特点：
第一、用户将数据写入到客户端节点后，客户端节点根据集群中存活的存储节点数量将数据平均分配给单个存储节点，不仅提供了数据的并行写入能力，避免了单个存储节点写入压力过大的情况，同时可以将大批量数据快速写入，提高了数据写入的速度，实现了大量数据的高效写入；
第二、存储节点之间采用Gossip协议相互同步数据，检测自身节点与其他节点的数据差异，采用推拉结合的方式达到各节点之间的数据同步。
第三、通过一致性协议，能够在短暂延迟后实现所有存储节点数据的最终一致性，相当于每个存储节点都是一个整体数据的冗余备份，能够最大程度上避免数据丢失，保障了数据的安全性。
以上所述的实施例，只是本发明具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种分布式高并发的数据存储方法，其特征在于：构建一个集群，集群中的节点分为客户端节点、管理节点和存储节点；
使用多个存储节点并行存储数据，提高数据的写入效率；存储节点之间采用一致性协议进行数据同步，保证在一定时间内所有存储节点的数据一致；
用户只与客户端节点进行交互，通过客户端节点向管理节点获取当前集群中可用的存储节点，管理节点负责对存储节点进行心跳检测和管理。
2.根据权利要求1所述的分布式高并发的数据存储方法，其特征在于：所述客户端节点负责与上层服务或用户之间的交互，处理来自上层服务或用户的写入请求；当有大量数据写入时，上层服务将要写入的全部数据传给客户端节点，客户端节点从管理节点处获得当前集群中存储节点的信息，将数据平均分配给每个存储节点，每个存储节点将整体数据的一部分写入本地存储。
3.根据权利要求2所述的分布式高并发的数据存储方法，其特征在于：当收到数据写入请求时，客户端节点首先向管理节点获取当前存储节点的数量，根据当前集群中存储节点的数量将要写入的数据平均分配到每个存储节点来进行存储，收到所有存储节点发回的写入成功信息则表示全部数据写入成功；
若未收到存储节点的写入成功信息则将对应的部分数据平均分发给其余可用存储节点，同时将失败的存储节点从集群中移除。
4.根据权利要求1或2所述的分布式高并发的数据存储方法，其特征在于：所述存储节点根据心跳检测机制定时向管理节点发送心跳包，所述管理节点维护当前集群中存活的可用存储节点列表，如果没有收到来自某个存储节点在一个生命周期的心跳包，则将该存储节点视为不可用，将其从当前可用存储节点列表中移除。
5.根据权利要求4所述的分布式高并发的数据存储方法，其特征在于：当有新的存储节点加入到集群中时，向管理节点发送加入消息，经管理节点确认后新加入的存储节点与管理节点建立心跳检测机制，并将新加入的存储节点添加到当前可用存储节点列表中，视为加入成功。
6.根据权利要求1或5所述的分布式高并发的数据存储方法，其特征在于：所述存储节点收到来自客户端节点的数据写入请求后，将数据写入本地存储，并向客户端发送写入成功消息；同时，存储节点之间经过通信互相交换当前的数据状态，对比自身的数据状态和其他节点的数据状态，缺少数据的节点向拥有数据的节点请求缺少的数据，进而保证所有存储节点的数据状态能够迅速达成同步。
7.根据权利要求6所述的分布式高并发的数据存储方法，其特征在于：所述存储节点之间没有主从之分，集群中的所有存储节点组成一个P2P网络，所述存储节点通过Gossip协议迅速实现数据同步，每个存储节点都是一个整体数据的冗余备份，从而保证数据不丢失。
8.根据权利要求7所述的分布式高并发的数据存储方法，其特征在于：所述存储节点之间使用Gossip协议进行通信，通过Gossip协议获取集群中其他可用的存储节点及其数据状态，并与其它可用的存储节点的数据状态进行对比，找出其他存储节点中存储的自身缺少的数据，向其他存储节点发出数据请求，获取其他存储节点中存储的自身缺少的数据。
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