CN115242806B - 一种在超算互联网中超算中心数据备份的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在超算互联网中超算中心数据备份的方法及装置，方法包括：将多个超算中心部署在不同的区域，各个超算中心通过超算互联网相互连通，处于受灾区域的超算中心为受灾超算中心，接收受灾超算中心发送的备份数据的超算中心为备份超算中心；设置最小化数据备份时间机制；当灾难警报触发时，受灾超算中心根据启动的最小化数据备份时间机制选择备份超算中心和相应的备份路径将数据进行备份。本发明将各个超算中心部署在不同的区域，在灾难将要发生时，受灾的超算中心将数据快速备份到其他的超算中心，并设置最小化数据备份时间机制，以实现分布式超算互联网中所有的超算中心的灾难数据备份和最小化数据备份时间，提高数据安全性。
Description
技术领域
本发明主要涉及数据备份技术领域，具体涉及一种在超算互联网中超算 中心数据备份的方法及装置。
背景技术
随着大数据的发展，人们对数据的处理能力和计算速度不在局限于普通 计算机，超级计算机具有极大的数据存储能力和极快的数据处理速度，因此 它能在更多领域满足用户的需求。超算互联网有效的整合了各超级计算机的 服务能力，共同服务于国际超大规模协同计算任务，为各种科学研究提供高 弹性高可用计算资源保障。超算互联网支撑构建了超算服务生态，它将各大超算中心接入高速专网并且开放统一接口，支持将任务快速可靠的分发到目 标集群资源完成计算。超算互联网面向应用领域平台提供服务接口，建立了超算软件生态和统一的市场与运营管理团队，为用户提供一流的服务。超算 互联网除服务教学科研、工程计算等传统典型超算应用外，也重点开拓了人 工智能、大数据和互联网等民用超大算力市场，并重点建设“多物理复杂体 系科学计算应用平台”等应用软件平台，极大方便了用户需求并加速了社会的发展。超算互联网在社会发展中扮演的角色越来越重要，一旦超算中心的 数据丢失或者损害，将会造成不可估量的损失，所以超算中心的数据备份是 超算互联网中至关重要的一个过程，数据备份的速度也是影响超算互联网性 能的重要指标之一。
近年来，自然灾害越来越多，并且破坏力极强。当自然灾害(比如，地 震、狂风、洪水等)到来时，超算中心也会遭到破坏。由于超算中心通常携 带着大量的数据和应用程序，服务于各种大型计算任务，一旦灾难使这些数 据和应用程序丢失或用户请求服务中断过长时间，那将会造成极大的损失。例如从天气预报到洋流预测，从金融分析到高端装备制造都依赖于超算中 心。除此之外，依赖于超算互联网的各种应用软件系统，一旦超算中心遭到 破坏，这些应用都会受到影响，给用户和社会造成巨大损失。虽然灾备研究 已经走向成熟，但在其中并没有超算中心灾备的案例。因此在要到灾害时， 超算中心的数据快速备份的问题是迫切需要解决的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种在超算互 联网中超算中心数据备份的方法及装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种在超算互联网中超算中 心数据备份的方法，包括如下步骤：
将多个超算中心部署在不同的区域，且各个超算中心通过超算互联网相 互连通，处于受灾区域的超算中心为受灾超算中心，接收受灾超算中心发送 的备份数据的超算中心为备份超算中心；
设置最小化数据备份时间机制；
当灾难警报触发时，启动所述最小化数据备份时间机制，所述受灾超算 中心根据启动的所述最小化数据备份时间机制选择备份超算中心和相应的 备份路径将数据进行备份。
本发明的有益效果是：将各个超算中心部署在不同的区域，在灾难将要 发生时，受灾的超算中心将数据快速备份到其他的超算中心，并设置最小化 数据备份时间机制，以实现分布式超算互联网中所有的超算中心的灾难数据 备份和最小化数据备份时间，在灾难中保障了重要数据的安全性。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种在超算互联网中超 算中心数据备份的装置，包括：
部署模块，用于将多个超算中心部署在不同的区域，且各个超算中心通 过超算互联网相互连通，处于受灾区域的超算中心为受灾超算中心，接收受 灾超算中心发送的备份数据的超算中心为备份超算中心；
机制设置模块，用于设置最小化数据备份时间机制；
备份执行模块，用于当灾难警报触发时，启动所述最小化数据备份时间 机制，所述受灾超算中心根据启动的所述最小化数据备份时间机制选择备份 超算中心和相应的备份路径将数据进行备份。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种在超算互联网中超 算中心数据备份的装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可 在所述处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时， 实现如上所述的在超算互联网中超算中心数据备份的方法。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种计算机可读存储介 质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理 器执行时，实现如上所述的在超算互联网中超算中心数据备份的方法。
附图说明
图1为本发明实施例提供的在超算互联网中超算中心数据备份的方法的 流程示意图；
图2为本发明实施例提供的在超算互联网中超算中心数据备份的装置的 功能模块框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
如图1所示，一种在超算互联网中超算中心数据备份的方法，包括如下 步骤：
将多个超算中心部署在不同的区域，且各个超算中心通过超算互联网相 互连通，处于受灾区域的超算中心为受灾超算中心，接收受灾超算中心发送 的备份数据的超算中心为备份超算中心；
设置最小化数据备份时间机制；
当灾难警报触发时，启动所述最小化数据备份时间机制，所述受灾超算 中心根据启动的所述最小化数据备份时间机制选择备份超算中心和相应的 备份路径将数据进行备份。
应理解地，超算互联网为专用网络，超算互联网面向应用领域平台提供 服务接口。
上述实施例中，将各个超算中心部署在不同的区域，在灾难将要发生时， 受灾的超算中心将数据快速备份到其他的超算中心，并设置最小化数据备份 时间机制，以实现分布式超算互联网中所有的超算中心的灾难数据备份和最 小化数据备份时间，在灾难中保障了重要数据的安全性。
在实施例1的基础上，所述设置最小化数据备份时间机制，具体为：
基于混合整数线性规划设置最小化数据备份时间，所述最小化数据备份 时间为以最小化超算中心用于备份任务计算数据的最大时间间隔，所述最小 化数据备份时间为：
其中，Minimize T为最小化数据备份时间，将超算中心视为超算节点v， VSCC为超算节点集合，Nv为超算节点v需要备份的数据量，u为受灾超算节点，E为G(V，E)物理拓扑结构；
通过同步启发式算法对最小化数据备份时间进行优化，得到最小化数据 备份时间机制。
应理解地，首先采用混合整数线性规划以最小化超算中心用于备份任务 计算数据的最大时间间隔，即最小化数据备份时间。
对于每个受灾的超算中心，以最小化中断时间为目标，需要优化每个时 间间隔Δt的备份超算中心和相应的路由路径选择。在备份时，受灾的超算 中心应该在多个路由路径上设置流，以充分利用网络的吞吐量。
由于混合整数线性规划的计算复杂度较高，本发明采用同步启发式算法 进行优化，该算法同时获取受灾超算中心的备份超算中心和路由路径。
在实施例1的基础上，所述通过同步启发式算法对最小化数据备份时间 进行优化，得到最小化数据备份时间机制，具体为：
设VSCC为超算节点集合，所述超算节点集合包括多个超算中心，各个超 算中心视为超算节点v；设Vz，v为超算节点v的受灾区域；设Nv为超算节点v需 要备份的数据量；设RSCC为未完成备份的受灾超算节点集合；设T为最小化 数据备份时间；设Δt为在每个时间间隔调用同步启发式算法；设i为第i个 超算节点；
执行如下步骤：
S1：初始化T＝0，RSCC＝VSCC，i＝1；
S2：当时，调用同步启发式算法；
S3：更新所有的Nv；
S4：计算T＝T+Δf，i＝i+1；
S5：对于每一个超算节点v，如果该超算节点v所需要备份的数据量Nv为 0，使返回S2(即重复S2至S5)，直至/>跳出循环。
上述实施例中，给出了灾难备份算法的总体流程，即整体的灾难备份算 法(算法1)，灾难备份算法在每个时间间隔Δt都会调用同步启发式算法。
下面给出灾难备份算法的一个具体操作实例：
在实施例1的基础上，所述调用同步启发式算法，具体为：
所述同步启发式算法为采用同步进行备份超算中心的选择和备份路由 路径的方式计算，包括：
S21：初始化其中，/>为RSCC的第i个节点，/>
S22：对于所有的超算节点和/>对受灾超算节点u计算 所有可行的最大流量，且超算节点v按照Nv需要备份的数据量大小降序排列；
S23：选择最大的吞吐量来设置所述受灾超算节点u的备份流程；
S24：在每个时间间隔Δt开启所述备份流程，以运行所有的备份流。
应理解地，上述过程设计了贪婪的启发式算法，也称为同步启发式算法。 由于需要备份更多数据的受灾超算中心，会导致消耗更久的备份时间，所以 需要提前处理这种情况以最小化数据备份时间。首先根据需要备份的数据量 对受灾超算中心节点进行排序，然后依次对受灾超算中心节点设置备份进程，会对受灾节点计算所有可行的最大流量，接着会选择吞吐量最大的一个 来设置该受灾超算节点的备份流程。
同步启发式算法首先为拥有最多的备份数据的超算中心设置备份过程， 可以更合理的分配网络带宽，因此可以提供更短的备份时间。
下面给出同步启发式算法的一个具体操作实例：
实施例2：
如图2所示，一种在超算互联网中超算中心数据备份的装置，其特征在 于，包括：
部署模块，用于将多个超算中心部署在不同的区域，且各个超算中心通 过超算互联网相互连通，处于受灾区域的超算中心为受灾超算中心，接收受 灾超算中心发送的备份数据的超算中心为备份超算中心；
机制设置模块，用于设置最小化数据备份时间机制；
备份执行模块，用于当灾难警报触发时，启动所述最小化数据备份时间 机制，所述受灾超算中心根据启动的所述最小化数据备份时间机制选择备份 超算中心和相应的备份路径将数据进行备份。
在实施例2的基础上，所述机制设置模块中，所述设置最小化数据备份 时间机制，具体为：
基于混合整数线性规划设置最小化数据备份时间，所述最小化数据备份 时间为以最小化超算中心用于备份任务计算数据的最大时间间隔，所述最小 化数据备份时间为：
其中，Minimize T为最小化数据备份时间，将超算中心视为超算节点v， VSCC为超算节点集合，Nv为超算节点v需要备份的数据量，u为受灾超算节点， E为G(V，E)物理拓扑结构；
通过同步启发式算法对最小化数据备份时间进行优化，得到最小化数据 备份时间机制。
在实施例2的基础上，所述机制设置模块中，所述通过同步启发式算法 对最小化数据备份时间进行优化，得到最小化数据备份时间机制，具体为：
设VSCC为超算节点集合，所述超算节点集合包括多个超算中心，各个超 算中心视为超算节点v；设Vz，v为超算节点v的受灾区域；设Nv为超算节点v需 要备份的数据量；设RSCC为未完成备份的受灾超算节点集合；设T为最小化 数据备份时间；设Δt为在每个时间间隔调用同步启发式算法；设i为第i个 超算节点；
初始化T＝0，RSCC＝VSCC，I＝1；
当时，调用同步启发式算法；
更新所有的Nv；
计算T＝T+Δt，i＝i+1；
对于每一个超算节点v，如果该超算节点v所需要备份的数据量Nv为0， 使返回S2(即重复S2至S5)，直至/>跳出循环。
在实施例2的基础上，所述机制设置模块中，所述调用同步启发式算法， 具体为：
所述同步启发式算法为采用同步进行备份超算中心的选择和备份路由 路径的方式计算，过程为：
初始化其中，/>为RSCC的第i个节点，/>
对于所有的超算节点和/>对受灾超算节点u计算所有可 行的最大流量，且超算节点v按照Nv需要备份的数据量大小降序排列；
选择最大的吞吐量来设置所述受灾超算节点u的备份流程；
在每个时间间隔Δt开启所述备份流程，以运行所有的备份流。
实施例3：
一种在超算互联网中超算中心数据备份的装置，包括存储器、处理器以 及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在 于，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的在超算互联网中 超算中心数据备份的方法。
实施例4：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程 序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的在超算互联网中超算中心数据备份的方法。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系 列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明 确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种在超算互联网中超算中心数据备份的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将多个超算中心部署在不同的区域，且各个超算中心通过超算互联网相互连通，处于受灾区域的超算中心为受灾超算中心，接收受灾超算中心发送的备份数据的超算中心为备份超算中心；
设置最小化数据备份时间机制；
当灾难警报触发时，启动所述最小化数据备份时间机制，所述受灾超算中心根据启动的所述最小化数据备份时间机制选择备份超算中心和相应的备份路径将数据进行备份；
所述设置最小化数据备份时间机制，具体为：
基于混合整数线性规划设置最小化数据备份时间，所述最小化数据备份时间为以最小化超算中心用于备份任务计算数据的最大时间间隔，所述最小化数据备份时间为：
其中，Minimize T为最小化数据备份时间，将超算中心视为超算节点v，VSCC为超算节点集合，Nv为超算节点v需要备份的数据量，u为受灾超算节点，E为G(V，E)物理拓扑结构；
通过同步启发式算法对最小化数据备份时间进行优化，得到最小化数据备份时间机制；
所述通过同步启发式算法对最小化数据备份时间进行优化，得到最小化数据备份时间机制，具体为：
设VSCC为超算节点集合，所述超算节点集合包括多个超算中心，各个超算中心视为超算节点v；设Vz，v为超算节点v的受灾区域；设Nv为超算节点v需要备份的数据量；设RSCC为未完成备份的受灾超算节点集合；设T为最小化数据备份时间；设Δt为在每个时间间隔调用同步启发式算法；设i为第i个超算节点；
执行如下步骤：
S1：初始化T＝0，RSCC＝VSCC，i＝1；
S2：当时，调用同步启发式算法；
S3：更新所有的Nv；
S4：计算T＝T+Δt，i＝i+1；
S5：对于每一个超算节点v，如果该超算节点v所需要备份的数据量Nv为0，使返回S2，直至/>跳出循环。
2.根据权利要求1所述的在超算互联网中超算中心数据备份的方法，其特征在于，所述调用同步启发式算法，具体为：
所述同步启发式算法为采用同步进行备份超算中心的选择和备份路由路径的方式计算，包括：
S21：初始化其中，/>为RSCC的第i个节点，/>
S22：对于所有的超算节点和/>对受灾超算节点u计算所有可行的最大流量，且超算节点v按照Nv需要备份的数据量大小降序排列；
S23：选择最大的吞吐量来设置所述受灾超算节点u的备份流程；
S24：在每个时间间隔Δt开启所述备份流程，以运行所有的备份流。
3.一种在超算互联网中超算中心数据备份的装置，其特征在于，包括：
部署模块，用于将多个超算中心部署在不同的区域，且各个超算中心通过超算互联网相互连通，处于受灾区域的超算中心为受灾超算中心，接收受灾超算中心发送的备份数据的超算中心为备份超算中心；
机制设置模块，用于设置最小化数据备份时间机制；
备份执行模块，用于当灾难警报触发时，启动所述最小化数据备份时间机制，所述受灾超算中心根据启动的所述最小化数据备份时间机制选择备份超算中心和相应的备份路径将数据进行备份；
所述机制设置模块中，所述设置最小化数据备份时间机制，具体为：
基于混合整数线性规划设置最小化数据备份时间，所述最小化数据备份时间为以最小化超算中心用于备份任务计算数据的最大时间间隔，所述最小化数据备份时间为：
其中，Minimize T为最小化数据备份时间，将超算中心视为超算节点v，VSCC为超算节点集合，Nv为超算节点v需要备份的数据量，u为受灾超算节点，E为G(V，E)物理拓扑结构；
通过同步启发式算法对最小化数据备份时间进行优化，得到最小化数据备份时间机制；
所述机制设置模块中，所述通过同步启发式算法对最小化数据备份时间进行优化，得到最小化数据备份时间机制，具体为：
设VSCC为超算节点集合，所述超算节点集合包括多个超算中心，各个超算中心视为超算节点v；设Vz，v为超算节点v的受灾区域；设Nv为超算节点v需要备份的数据量；设RSCC为未完成备份的受灾超算节点集合；设T为最小化数据备份时间；设Δt为在每个时间间隔调用同步启发式算法；设i为第i个超算节点；
初始化T＝0，RSCC＝VSCC，i＝1；
当时，调用同步启发式算法；
更新所有的Nv；
计算T＝T+Δt，i＝i+1；
对于每一个超算节点v，如果该超算节点v所需要备份的数据量Nv为0，使返回S2，直至/>跳出循环。
4.根据权利要求3所述的在超算互联网中超算中心数据备份的装置，其特征在于，所述机制设置模块中，所述调用同步启发式算法，具体为：
所述同步启发式算法为采用同步进行备份超算中心的选择和备份路由路径的方式计算，过程为：
初始化其中，/>为RSCC的第i个节点，/>
对于所有的超算节点和/>对受灾超算节点u计算所有可行的最大流量，且超算节点v按照Nv需要备份的数据量大小降序排列；
选择最大的吞吐量来设置所述受灾超算节点u的备份流程；
在每个时间间隔Δt开启所述备份流程，以运行所有的备份流。
5.一种在超算互联网中超算中心数据备份的装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至2任一项所述的在超算互联网中超算中心数据备份的方法。
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