CN114020828A - 一种分布式分级存储系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种分布式分级存储系统，涉及分布式数据存储技术领域。该分级存储系统根据业务需求，创建不同业务的高速缓存池，具体包括：时间监控模块、存储池监控模块、冷热数据采集模块和数据迁移模块；时间监控模块用于监控高速缓存池的定时时间并触发存储池监控模块；冷热数据采集模块用于判断高速缓存池中的热点数据和冷数据，并将判断结果应用于存储池监控模块中；存储池监控模块用于监控不同业务的高速缓存池中脏数据占比、用户数据占比并结合时间监控模块的监控时间来决策是否触发数据迁移模块进行数据迁移；数据迁移模块用于决策数据迁移的方式。本发明分布式分级存储系统提高了分级存储的性能，提高了不同业务对数据的访问效率。

Description

一种分布式分级存储系统
技术领域
本发明涉及分布式数据存储技术领域，具体地，涉及一种分布式分级存储系统。
背景技术
在实际生活中，不同的业务对数据的需求不同，有的业务要求获取一天的热点数据，有的业务要求获取一周的热点数据，有的业务要求获取一个月的热点数据，这就要求存储系统可以根据不同业务需求来存储不同周期的热点数据。
目前，业内分布式分级存储方法主要是SSD-HDD模型，通过计算高速缓存池中已经存储的容量是否达到预设值、计算高速缓存池中对象的存在时间是否达到预设值以及计算高速缓存池中对象的热度值来决定将高速缓存池中的某些或者全部数据存到低速存储池中，这样保证了高速缓存池中始终存储热点数据，提升系统的存储性能。
但是目前业内分布式分级存储方法只能依据高速缓存池中已存储的容量来控制系统是否要执行将高速缓存池中数据存储到低速存储池中，而且只有达到时间，非热度的数据才会被迁移到低速存储池中。如果客户要求业务的热点数据保留仅为一天，而此时高速缓存池中存储的容量未达到预设值，就会导致不同日期的数据会累积，高速缓存池中的数据不会得到释放；如果系统预设高速缓存池中对象存储时间恰好也是一天，只有满足时间的才可能被迁移，这也会导致高速缓存池中的数据累积而得不到释放。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种分布式分级存储系统，该分布式分级存储系统提高了分级存储的性能，提高了不同业务对数据的访问效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种分布式分级存储系统，根据业务需求，创建不同业务的高速缓存池，所述分布式分级存储系统包括：时间监控模块、存储池监控模块、冷热数据采集模块和数据迁移模块，所述时间监控模块用于监控高速缓存池的定时时间并触发存储池监控模块；所述冷热数据采集模块用于判断高速缓存池中的热点数据和冷数据，并将判断结果应用于存储池监控模块中；所述存储池监控模块用于监控不同业务的高速缓存池中脏数据占比、用户数据占比并结合时间监控模块的监控时间来决策是否触发数据迁移模块进行数据迁移；所述数据迁移模块用于决策数据迁移的方式。
进一步地，所述时间监控模块用于监控高速缓存池的定时时间的具体过程如下：
（1）在时间监控模块中设置第一定时器、第二定时器、第三定时器，所述第一定时器用于定时检测分布式分级存储系统中是否创建高速缓存池，采用第一定时器进行重复检测，直至创建高速缓存池，第一定时器停止检测，并唤醒第二定时器；
（2）唤醒第二定时器后，获取高速缓存池中业务的业务时间属性，根据业务时间属性设置第三定时器的定时时间，达到第三定时器的定时时间，则触发存储池监控模块。
进一步地，所述冷热数据采集模块用于判断高速缓存池中的热点数据和冷数据的方法具体为：创建带有热度值属性的热点数据存储集合，用户将业务数据写入高速缓存池时，按照先后顺序插入到热度值不同的集合中，遍历热点数据存储集合，累加对应业务数据的热度值，进行量化后，超过热度阈值，则将所述业务数据作为热点数据；否则为冷数据。
进一步地，所述存储池监控模块触发数据迁移的过程分为以下形式：
（a）当所述时间监控模块触发存储池监控模块时，存储池监控模块触发数据迁移模块，将对应业务高速缓存池中的所有数据迁移到低速缓存池中；
（b）当所述时间监控模块未触发存储池监控模块，但脏数据占比超过用户设置的脏数据最大占比、用户数据占比未超过用户设置的用户数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，数据迁移模块将部分数据从高速缓存池中迁移到低速缓存池中；
（c）当所述时间监控模块未触发存储池监控模块，但用户数据占比超过用户设置的用户数据最大占比、脏数据占比未超过用户设置的脏数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，数据迁移模块调用冷热数据采集模块，清除对应业务高速缓存池中冷数据；
（d）当所述时间监控模块未触发存储池监控模块，当用户数据占比超过用户设置的用户数据最大占比、脏数据占比超过用户设置的脏数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，数据迁移模块调用冷热数据采集模块，清除对应业务高速缓存池中冷数据，并将所述高速缓存池中的部分数据迁移到低速缓存池中。
进一步地，所述脏数据占比包括脏数据对象总数占比和脏数据总容量占比，所述脏数据对象总数占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中脏数据对象总数在当前对象放置组中的占比得到，所述脏数据总容量占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中脏数据总容量在当前对象放置组中的占比得到。
进一步地，所述用户数据占比包括用户数据对象总数占比和用户数据总容量占比，所述用户数据对象总数占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中用户对象总数在当前对象放置组中的占比，所述用户数据总容量占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中用户数据的总容量在当前对象放置组中的占比。
与先与技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明分布式分级存储系统可以同时创建多个基于不同业务需求的高速缓存池，按照业务对数据的要求，分别创建不同的高速缓存池，用来存储不同需求的热点数据，弥补了目前分层存储只能按照存储容量策略存储并迁移数据的缺陷；同时，本发明保留了传统的按容量策略分层存储的功能，并融入时间监控模块来触发存储池监控模块，通过时间业务属性进行分层存储，有利于用户对数据的集中管理，提高了分层存储的性能，并实现分层存储可定制化功能。
附图说明
图1为本发明分布式分级存储系统的结构图；
图2为本发明中时间监控模块用于监控高速缓存池的定时时间的流程图；
图3为本发明中存储池监控模块用于计算脏数据占比和用户数据占比的流程图；
图4为本发明中数据迁移模块的数据迁移方式流程图；
图5为本发明中冷热数据采集模块用于判断高速缓存池中的热点数据和冷数据的方法流程图。
具体实施方式
为了更清楚的了解本发明，本发明将结合附图进行详细说明。
如图1为本发明分布式分级存储系统的结构图，当客户端向集群中写入数据前，该分布式分级存储系统根据业务需求，创建不同业务的高速缓存池，每个高速缓存池中对应一种业务。图1中，线程1负责将数据写入到不同业务对应的高速缓存池中，线程2启动定时器，定时检测系统时间，线程3监控高速缓存池中的容量，执行数据迁移、冷热数据采集。本发明分布式分级存储系统具体包括：时间监控模块、存储池监控模块、冷热数据采集模块和数据迁移模块，时间监控模块用于监控高速缓存池的定时时间并触发存储池监控模块；冷热数据采集模块用于判断高速缓存池中的热点数据和冷数据，并将判断结果应用于存储池监控模块中；存储池监控模块用于监控不同业务的高速缓存池中脏数据占比、用户数据占比并结合时间监控模块的监控时间来决策是否触发数据迁移模块进行数据迁移；数据迁移模块用于决策数据迁移的方式。本发明分布式分级存储系统可以同时创建多个基于不同业务需求的高速缓存池，按照不同的业务需求，存储不同需求的热点数据，弥补了目前分层存储只能按照存储容量策略存储并迁移数据的缺陷；同时，本发明保留了传统的按容量策略分层存储的功能，并融入时间监控模块来触发存储池监控模块，通过时间业务属性进行分层存储，提高了分层存储的性能，并实现分层存储可定制化功能。
如图2，本发明给出了时间监控模块用于监控高速缓存池的定时时间的具体过程如下：
（1）在时间监控模块中设置第一定时器、第二定时器、第三定时器，第一定时器用于定时检测分布式分级存储系统中是否创建高速缓存池，采用第一定时器进行重复检测，直至创建高速缓存池，第一定时器停止检测，并唤醒第二定时器；
（2）唤醒第二定时器后，获取高速缓存池中业务的业务时间属性，根据业务时间属性设置第三定时器的定时时间，本发明中所涉及的业务时间属性分为三种：daily、weekly、monthly，如果设置的业务时间为daily，则第三定时器的定时时间为每天23点；如果设置的业务时间为weekly,则第三定时器的定时器时间为每周六的23点；如果设置的业务时间为monthly，则第三定时器的定时时间为每个月末的23点。当时间达到第三定时器的定时时间，则触发存储池监控模块。通过三个定时器共同作用，实现时间监控模块中任务细致化、模块化，提高时间监控模块的执行效率。
如图5，本发明给出了冷热数据采集模块用于判断高速缓存池中的热点数据和冷数据的方法具体为：创建带有热度值属性的热点数据存储集合，该热点数据存储集合会标记所有写入集群中的数据，在该热点数据存储集合中的所有对象都拥有相同的热度值。用户将业务数据写入高速缓存池时，按照先后顺序插入到热度值不同的集合中，遍历热点数据存储集合，累加对应业务数据的热度值，进行量化后，超过热度阈值，则将所述业务数据作为热点数据；否则为冷数据。
由于存储系统是分布式的，当集群中对象放置组很多，数据量很大情况下，每个对象放置组中的对象数量趋于一致，所以在计算整个高速缓存池中脏数据占比和用户数据占比时，采用只计算某个对象放置组中脏数据占比和用户占比。如图3为本发明中存储池监控模块用于计算脏数据占比和用户数据占比的流程图，通过用户设置高速缓存池存储对象总数的上限值，该存储系统会分别统计高速缓存池中当前对象放置组中脏数据对象总数和用户数据对象总数；用户设置高速缓存池存储的数据总容量时，该存储系统会分别统计高速缓存池中当前对象放置组中脏数据总容量和用户数据总容量；本发明中的脏数据占比包括脏数据对象总数占比和脏数据总容量占比，脏数据对象总数占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中脏数据对象总数在当前对象放置组中的占比得到，脏数据总容量占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中脏数据总容量在当前对象放置组中的占比得到；本发明中的用户数据占比包括用户数据对象总数占比和用户数据总容量占比，用户数据对象总数占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中用户对象总数在当前对象放置组中的占比，用户数据总容量占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中用户数据的总容量在当前对象放置组中的占比。由于不同的业务对应的高速缓存池设置的对象总数、数据总容量都是不同的，需要分别统计。
如图4为本发明中数据迁移模块的数据迁移方式流程图，该数据迁移方式包括以下形式：
（a）当时间监控模块触发存储池监控模块时，该存储系统会自动屏蔽脏数据占比和用户数据占比，存储池监控模块触发数据迁移模块，将对应业务高速缓存池中的所有数据迁移到低速缓存池中，清除高速缓存池中所有数据，使高速缓存池得到释放；从而实现按照不同业务对时间的要求，保留不同时间段的数据。
（b）当时间监控模块未触发存储池监控模块，但脏数据占比超过用户设置的脏数据最大占比、用户数据占比未超过用户设置的用户数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，将对应业务高速缓存池中的部分数据迁移到低速缓存池中；通过上述方法可以有效清理高速缓存池中的冷数据，为高速缓存池腾出更多的空间，避免因为时间策略未满足条件，数据量短时间剧增，导致高速缓存池爆满的危险。
（c）当时间监控模块未触发存储池监控模块，但用户数据占比超过用户设置的用户数据最大占比、脏数据占比未超过用户设置的脏数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，数据迁移模块调用冷热数据采集模块判断热点数据和冷数据，清除对应业务高速缓存池中冷数据；通过上述方法可以有效清理高速缓存池中的冷数据，为高速缓存池腾出更多的空间，避免因为时间策略未满足条件，数据量短时间剧增，导致高速缓存池爆满的危险。
（d）当时间监控模块未触发存储池监控模块，当用户数据占比超过用户设置的用户数据最大占比、脏数据占比超过用户设置的脏数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，数据迁移模块调用冷热数据采集模块，清除对应业务高速缓存池中冷数据，并将所述高速缓存池中的部分数据迁移到低速缓存池中。
（e）当时间监控模块触发存储池监控模块，且用户数据占比超过用户设置的用户数据最大占比或脏数据占比超过用户设置的脏数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，将对应业务高速缓存池中的所有数据迁移到低速缓存池中。
本发明分布式分级存储系统在不损坏按照容量策略分级存储前提下，将按照业务时间策略分级存储融入到分布式存储系统中，并优先执行业务时间策略，达到可定制化目的，打破了目前分层存储技术的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述具体实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种分布式分级存储系统，其特征在于，根据业务需求，创建不同业务的高速缓存池，所述分布式分级存储系统包括：时间监控模块、存储池监控模块、冷热数据采集模块和数据迁移模块，所述时间监控模块用于监控高速缓存池的定时时间并触发存储池监控模块；所述冷热数据采集模块用于判断高速缓存池中的热点数据和冷数据，并将判断结果应用于存储池监控模块中；所述存储池监控模块用于监控不同业务的高速缓存池中脏数据占比、用户数据占比并结合时间监控模块的监控时间来决策是否触发数据迁移模块进行数据迁移；所述数据迁移模块用于决策数据迁移的方式。
2.根据权利要求1所述分布式分级存储系统，其特征在于，所述时间监控模块用于监控高速缓存池的定时时间的具体过程如下：
（1）在时间监控模块中设置第一定时器、第二定时器、第三定时器，所述第一定时器用于定时检测分布式分级存储系统中是否创建高速缓存池，采用第一定时器进行重复检测，直至创建高速缓存池，第一定时器停止检测，并唤醒第二定时器；
（2）唤醒第二定时器后，获取高速缓存池中业务的业务时间属性，根据业务时间属性设置第三定时器的定时时间，达到第三定时器的定时时间，则触发存储池监控模块。
3.根据权利要求1所述分布式分级存储系统，其特征在于，所述冷热数据采集模块用于判断高速缓存池中的热点数据和冷数据的方法具体为：创建带有热度值属性的热点数据存储集合，用户将业务数据写入高速缓存池时，按照先后顺序插入到热度值不同的集合中，遍历热点数据存储集合，累加对应业务数据的热度值，进行量化后，超过热度阈值，则将所述业务数据作为热点数据；否则为冷数据。
4.根据权利要求1所述分布式分级存储系统，其特征在于，所述存储池监控模块触发数据迁移的过程分为以下形式：
（a）当所述时间监控模块触发存储池监控模块时，存储池监控模块触发数据迁移模块，将对应业务高速缓存池中的所有数据迁移到低速缓存池中；
（b）当所述时间监控模块未触发存储池监控模块，但脏数据占比超过用户设置的脏数据最大占比、用户数据占比未超过用户设置的用户数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，数据迁移模块将部分数据从高速缓存池中迁移到低速缓存池中；
（c）当所述时间监控模块未触发存储池监控模块，但用户数据占比超过用户设置的用户数据最大占比、脏数据占比未超过用户设置的脏数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，数据迁移模块调用冷热数据采集模块，清除对应业务高速缓存池中冷数据；
（d）当所述时间监控模块未触发存储池监控模块，当用户数据占比超过用户设置的用户数据最大占比、脏数据占比超过用户设置的脏数据最大占比时，存储池监控模块触发数据迁移模块，数据迁移模块调用冷热数据采集模块，清除对应业务高速缓存池中冷数据，并将所述高速缓存池中的部分数据迁移到低速缓存池中。
5.根据权利要求1所述分布式分级存储系统，其特征在于，所述脏数据占比包括脏数据对象总数占比和脏数据总容量占比，所述脏数据对象总数占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中脏数据对象总数在当前对象放置组中的占比得到，所述脏数据总容量占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中脏数据总容量在当前对象放置组中的占比得到。
6.根据权利要求1所述分布式分级存储系统，其特征在于，所述用户数据占比包括用户数据对象总数占比和用户数据总容量占比，所述用户数据对象总数占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中用户对象总数在当前对象放置组中的占比，所述用户数据总容量占比通过计算高速缓存池中当前对象放置组中用户数据的总容量在当前对象放置组中的占比。
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