CN114510379B - 一种分布式阵列视频数据存储装置 - Google Patents

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Abstract

涉及汽车安全技术领域，本申请提供了一种分布式阵列视频数据存储装置，包括：存储阵列盘和备用阵列盘；其中，所述存储阵列盘位于不同的存储节点上，并构成三幅本以实现数据保护。本发明中，通过设置额外的备用阵列盘，在存储阵列盘构成的三幅本结构中的任一或二个副本出现故障而不能工作时，备用阵列盘自动取代故障盘，并从完好的副本中备份缺失的历史数据，从而保证存储阵列盘恢复完好，且能找回缺失的历史数据，并恢复成完好的三幅本结构。此外，对存储阵列盘本身的结构进行改进，提高了数据安全性，保留了三幅本结构的优点，也具备双重RAID的持续扩展能力，同时具备磁盘阵列的高稳定和高性能的优势。

Description

一种分布式阵列视频数据存储装置
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域，具体涉及一种分布式阵列视频数据存储装置。
背景技术
云计算、大数据、人工智能等新技术与业务场景加速融合，使得数据量呈现指数级增长。面对文档、视屏、图像为代表的海量非结构化数据，分布式存储因其具有横向扩展能力，通过增加节点，同时提升存储性能和容量，成为海量非结构数据存储最佳选择。然而与传统磁盘阵列相比，其最大的问题在于，发生网络故障极易丢失数据：
在三副本分布式存储中，当遭遇网络故障时，如果不及时中断业务，就无法始终保证数据副本完全一致。因此，当网络不稳定时，三副本将不可避免地降级为两副本甚至单副本，一旦出现系统掉电或一个或多个硬盘损坏，很可能造成严重的数据丢失现象，会造成重大存储事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式阵列视频数据存储装置，以解决现有采用三幅本的分布式存储在发生网络故障时，极易丢失数据，从而造成重大存储事故的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种分布式阵列视频数据存储装置，包括：
存储阵列盘和备用阵列盘；
其中，所述存储阵列盘位于不同的存储节点上，并构成三幅本以实现数据保护；
其中，所述备用阵列盘与对应的存储阵列盘分布在同一存储节点上，且在所述存储阵列盘构成的三幅本结构中的任一或二个副本出现故障而不能工作时，所述备用阵列盘自动取代故障盘，并从完好的副本中备份缺失的历史数据。
目前采用三幅本结构的分布式存储方法，是在不同节点上的数据块上保存个副本，依照一致性哈希算法，将各个副本随机分布在不同节点、不同磁盘中，以实现数据自动平衡和横向扩展。
根据著名的CAP定理，当分布式系统出现网络问题时，将无法构成三副本结构，人们只能在数据的一致性与可用性之间二选一而无法同时兼顾。这意味着，在三副本分布式存储中，当遭遇网络故障或其它问题导致三副本无法构建，又不能及时中断业务，就无法始终保证数据副本完全一致。故实际应用中，当出现故障问题时，三副本将不可避免的降级为两幅本甚至单副本，一旦出现系统掉电或一个或多个硬盘损坏，很可能造成严重的数据丢失现象。
因此，本方案中，通过设置额外的备用阵列盘，在所述存储阵列盘构成的三幅本结构中的任一或二个副本出现故障而不能工作时，所述备用阵列盘自动取代故障盘，并从完好的副本中备份缺失的历史数据，从而保证存储阵列盘恢复完好，且能找回缺失的历史数据，并恢复成完好的三幅本结构。
其中，还包括位于节点内的控制部，所述控制部一端与节点内对应的存储阵列盘和备用阵列盘电连接，所述控制部另一端与管理终端电连接。
其中，所述控制部用于检测存储阵列盘上是否存在故障盘，并在发现故障盘后，将故障信息发送给管理终端。
其中，还包括负载均衡服务器；
所述负载均衡服务器用于均匀分布各个副本上的工作负载，以使得对应副本所在磁盘上的负载处于平均值；
所述存储阵列盘通过负载均衡服务器与前端设备电连接。
其中，每个节点内，对应一个三幅本的数据块至少设有两组存储阵列盘。
其中，所述存储阵列盘为两组时；
其中，一组所述存储阵列盘用于写入数据，另一组所述存储阵列盘用于数据的镜像，且在其中一组所述存储阵列盘出现故障盘时，切换为用于数据的镜像，另一组所述存储阵列盘切换为写入数据。
其中，所述备用阵列盘为RAID。
其中，所述备用阵列盘为RAID-0结构。
其中，所述前端设备包括用于视频数据采集的摄像机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，通过设置额外的备用阵列盘，在存储阵列盘构成的三幅本结构中的任一或二个副本出现故障而不能工作时，备用阵列盘自动取代故障盘，并从完好的副本中备份缺失的历史数据，从而保证存储阵列盘恢复完好，且能找回缺失的历史数据，并恢复成完好的三幅本结构。
此外，对存储阵列盘本身的结构进行改进，提高了数据安全性，保留了三幅本结构的优点，也具备双重RAID的持续扩展能力，同时具备磁盘阵列的高稳定和高性能的优势。
附图说明
此处的附图被并入说明书中构成本说明书的一部分，并示出了符合本发明的实施例，与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为一实施例中分布式阵列视频数据存储装置的结构框图；
图2为一实施例中节点的结构框图；
图3为一实施例中存储阵列盘1的结构框图。
图中：1、存储阵列盘；2、备用阵列盘；3、控制部；4、负载均衡服务器。
具体实施方式
为使本申请实施目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例以及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。本申请所列举的实施例只是本申请的一部分实施例，而不应当认为是全部的实施例。基于本申请中实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围，因此，以下对附图中提供的具体实施例的详细描述，并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的优选实施方式。
请参考图1，其中，图1为一实施例中分布式阵列视频数据存储装置的结构框图。
其中，A/B/C/D/E/F/G/H对应的数据构成放置组，且数据由前端设备（如用于视频数据采集的摄像机）产生，位于下方的放置节点1、节点2、节点3和节点4用于构成存储上述数据的三幅本。
做为示意性的，通过上图可见，每个节点中均设置负载均衡服务器4，数据块在写入或读出时，均由对应节点中的负载均衡服务器4平均分配工作负载，使得副本对应的磁盘上的负载处于平均值，能够避免其中一个或两个副本对应的磁盘上的负载长期处于高负荷状态，实现整体的稳定运行。
控制部3用于实时检测存储阵列盘1上是否存在故障盘，并在发现故障盘后，将故障信息发送给管理终端，用于第一实现发现故障问题，以便维护人员检修。为了提高故障信息的精确位置，可在每个节点上设置位置模块（如GPS），在发送故障信息时，包含位置信息。
常态时，备用阵列盘2处于等待状态，既不写入数据也不备份数据；而当存储阵列盘1上出现故障盘时，备用阵列盘2自动取代故障盘，并在系统确认后，成为存储阵列盘1的一部分。之后从完好的副本中备份缺失的历史数据，即故障盘中的数据，以避免替换的磁盘上存在确实数据。
需要说明的是，本领域技术人员，有足够的能力实现控制部3和负载均衡服务器4所要实现的功能的结构设计，虽然本文中并未明确记载控制部3和负载均衡服务器4的结构，但本领域技术人员通过常见的控制器模块结构、服务器结构及其组合完全能够实现，且控制部3和负载均衡服务器4本身的具体结构亦非本申请所要保护的设计点，故在本申请中不在加以赘述。
请参考图2，其中，图2为一实施例中节点的结构框图。
a为其中一组存储阵列盘1（用于数据写入），b为另一组存储阵列盘1（用于数据备份），c为备用阵列盘2，优选为RAID磁盘阵列。
做为示意性的，通过上图可见，a和b两组存储阵列盘1构成了类似RAID-1
结构的磁盘阵列，不同的是，当其中一块磁盘发生故障后，a和b两组存储阵列盘1不会以热交换的方式来恢复数据的正常使用，即a组存储阵列盘1上的某一磁盘出现故障，b组存储阵列盘1上对应的磁盘不会将a组上的故障盘替换掉，而是由备用阵列盘2进行替换，从而恢复数据的正常使用。
因此，该方案融合了三幅本结构的优点，也具备双重RAID的持续扩展能力，同时具备磁盘阵列的高稳定和高性能的优势。
而为了不中断数据的写入，不丢失数据，故在其中一组所述存储阵列盘出现故障盘时，立即切换为用于数据的镜像，而另一组所述存储阵列盘立即切换为写入数据，从而保证数据存储的不中断。
请参考图3，其中，图3为一实施例中存储阵列盘1的结构框图。
e为其中两组存储阵列盘1（其中一组用于数据写入，另一组用于数据备份），f为另两组存储阵列盘1（其中一组用于数据写入，另一组用于数据备份），g为备用阵列盘2，采用奇偶校验信息保存数据。
在另一个实施例中，对应一个三幅本的数据块设有四组存储阵列盘，构成一个类似RAID-10结构的磁盘阵列，以实现更高的数据安全性，以及提高集群I/O性能。
e中的一组存储阵列盘1写入奇数据，对应的另一组存储阵列盘1用于数据镜像；f中的一组存储阵列盘1写入偶数据，对应的另一组存储阵列盘1用于数据镜像。
在另一个实施例中，所述备用阵列盘2为RAID-0结构，RAID-0结构的磁盘阵列在最理想状态下，硬盘设备的读写性能会达到最优，且存在用于进行数据镜像的存储阵列盘1，故不存在某一块磁盘发生故障，导致整个系统的数据都受损的问题。
需要说明的是，本领域技术人员，有足够的能力实现存储阵列盘1构成了类似RAID-1结构的磁盘阵列，以及类似RAID-10结构的磁盘阵列所要实现的功能的结构设计，虽然本文中并未明确记载存储阵列盘1构成了类似RAID-1结构的磁盘阵列，以及类似RAID-10结构的磁盘阵列的结构，但本领域技术人员通过常见的磁盘阵列结构及其组合完全能够实现，且存储阵列盘1构成了类似RAID-1结构的磁盘阵列，以及类似RAID-10结构的磁盘阵列本身的具体结构亦非本申请所要保护的设计点，故在本申请中不在加以赘述。
以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明总的发明构思的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种分布式阵列视频数据存储装置，其特征在于，包括：
存储阵列盘(1)和备用阵列盘(2)；
其中，所述存储阵列盘(1)位于不同的存储节点上，并构成三幅本以实现数据保护；
其中，所述备用阵列盘(2)与对应的存储阵列盘(1)分布在同一存储节点上，且在所述存储阵列盘(1)构成的三幅本结构中的任一或二个副本出现故障而不能工作时，所述备用阵列盘(2)自动取代故障盘，并从完好的副本中备份缺失的历史数据；
还包括位于节点内的控制部(3)，所述控制部(3)一端与节点内对应的存储阵列盘(1)和备用阵列盘(2)电连接，所述控制部(3)另一端与管理终端电连接；
还包括负载均衡服务器(4)；
所述负载均衡服务器(4)用于均匀分布各个副本上的工作负载，以使得对应副本所在磁盘上的负载处于平均值；
所述存储阵列盘(1)通过负载均衡服务器(4)与前端设备电连接；
所述存储阵列盘(1)为两组时；
其中，一组所述存储阵列盘(1)用于写入数据，另一组所述存储阵列盘(1)用于数据的镜像，且在其中一组所述存储阵列盘(1)出现故障盘时，切换为用于数据的镜像，另一组所述存储阵列盘(1)切换为写入数据。
2.根据权利要求1所述的一种分布式阵列视频数据存储装置，其特征在于：
所述控制部(3)用于检测存储阵列盘(1)上是否存在故障盘，并在发现故障盘后，将故障信息发送给管理终端。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种分布式阵列视频数据存储装置，其特征在于：
每个节点内，对应一个三幅本的数据块至少设有两组存储阵列盘(1)。
4.根据权利要求1所述的一种分布式阵列视频数据存储装置，其特征在于：
所述备用阵列盘(2)为RAID。
5.根据权利要求1所述的一种分布式阵列视频数据存储装置，其特征在于：
所述备用阵列盘(2)为RAID-0结构。
6.根据权利要求1所述的一种分布式阵列视频数据存储装置，其特征在于：
所述前端设备包括用于视频数据采集的摄像机。
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