CN105095315B - 动态调节哈希环节点数的方法、装置和*** - Google Patents
动态调节哈希环节点数的方法、装置和*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种动态调节哈希环节点数的方法、装置和***。其中元数据服务节点控制器以预定的时间间隔，向各元数据服务节点MDNi发送探测请求；将各元数据服务节点MDNi当前的反应时延记录为LSi′(t)；根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)；根据平均时延LSi(t)计算MDNi的哈希环权重Wi(t)；利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)；根据hi(t)和hi(t‑1)的差，对MDNi上承载的哈希环节点数进行动态调节。通过定时探测元数据服务节点能力，依据热点元数据的实时分布情况，重新计算哈希权重，从而相应调节元数据服务节点承载的哈希环节点数，实现元数据存储和访问的自动负载均衡。
Description
技术领域
本发明涉及信息存储领域，特别涉及一种动态调节哈希环节点数的方法、装置和***。
背景技术
目前，对象存储中的元数据存储越来越多的采用容错性和可扩展性较好的虚拟一致性哈希算法，但是虚拟一致性哈希算法在元数据存储达到一定负载后，容易因为服务节点承载的哈希环节点上，热点数据分布不均匀、访问热度不均匀而造成数据访问倾斜问题，造成大量数据访问集中到某些服务节点，形成瓶颈。
目前，元数据服务节点(MetaData Node，简称：MDN)权重只在***初始化时计算，哈希环节点(HASH Ring Node，简称：HRN)只在***初始化时分配，在初始分配后不再调整。若热点元数据集中在某些MDN上的HRN时，***无法实时调整HRN至空闲MDN，减轻繁忙MDN负载。
发明内容
本发明实施例提供一种动态调节哈希环节点数的方法、装置和***。通过探测元数据服务器性能，动态调节元数据服务节点所承载的权重，从而可动态调节元数据服务节点承载的哈希环节点数，实现元数据存储和访问的自动负载均衡。
根据本发明的一个方面，提供一种动态调节哈希环节点数的方法，包括：
以预定的时间间隔，向各元数据服务节点MDNi发送探测请求；其中1≤i≤n，n为元数据服务节点的个数；
将各元数据服务节点MDNi当前的反应时延记录为LSi′(t)；
根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)；
根据平均时延LSi(t)计算MDNi的哈希环权重Wi(t)；
利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)；
根据hi(t)和hi(t-1)的差，对MDNi上承载的哈希环节点数进行动态调节。
在一个实施例中，根据hi(t)和hi(t-1)的差，对MDNi上承载的哈希环节点数进行动态调节的步骤包括：
判断hi(t)是否大于hi(t-1)；
若hi(t)大于hi(t-1)，则将MDNi上承载的哈希环节点数增加a，其中a为hi(t)-hi(t-1)。
在一个实施例中，若hi(t)小于hi(t-1)，则将MDNi上承载的哈希环节点数减小b，其中b为hi(t-1)-hi(t)。
在一个实施例中，利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)的步骤包括：
利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
在一个实施例中，根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)的步骤包括：
利用公式：
LSi(t)＝(1-w1)*LSi′(t)+w1*LSi(t-1)
计算MDNi的平均时延LSi(t)，其中w1为预设权值。
在一个实施例中，MDNi的哈希环权重Wi(0)根据MDNi的计算能力进行确定；
利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(0)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
根据本发明的另一方面，提供一种动态调节哈希环节点数的元数据服务节点控制器，包括发送单元、记录单元、平均时延计算单元、哈希环权重计算单元、哈希环节点数计算单元和动态调节单元，其中：
发送单元，用于以预定的时间间隔，向各元数据服务节点MDNi发送探测请求；其中1≤i≤n，n为元数据服务节点的个数；
记录单元，用于将各元数据服务节点MDNi当前的反应时延记录为LSi′(t)；
平均时延计算单元，用于根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)；
哈希环权重计算单元，用于根据平均时延LSi(t)计算MDNi的哈希环权重Wi(t)；
哈希环节点数计算单元，用于利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)；
动态调节单元，用于根据hi(t)和hi(t-1)的差，对MDNi上承载的哈希环节点数进行动态调节。
在一个实施例中，动态调节单元包括识别模块和节点数增加模块，其中：
识别模块，用于判断hi(t)是否大于hi(t-1)；
节点数增加模块，用于根据识别模块的判断结果，若hi(t)大于hi(t-1)，则将MDNi上承载的哈希环节点数增加a，其中a为hi(t)-hi(t-1)。
在一个实施例中，动态调节单元还包括节点数减小模块，其中：
节点数减小模块，用于根据识别模块的判断结果，若hi(t)小于hi(t-1)，则将MDNi上承载的哈希环节点数减小b，其中b为hi(t-1)-hi(t)。
在一个实施例中，哈希环节点数计算单元具体利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
在一个实施例中，平均时延计算单元具体利用公式：
LSi(t)＝(1-w1)*LSi′(t)+w1*LSi(t-1)
计算MDNi的平均时延LSi(t)，其中w1为预设权值。
在一个实施例中，哈希环权重计算单元具体根据MDNi的计算能力确定MDNi的哈希环权重Wi(0)；
哈希环节点数计算单元具体利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(0)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
根据本发明的另一方面，提供一种动态调节哈希环节点数的***，包括元数据服务节点控制器和元数据服务节点MDNi，其中1≤i≤n，n为元数据服务节点的个数，其中:
元数据服务节点控制器，为上述任一实施例提供的元数据服务节点控制器；
元数据服务节点MDNi，用于在接收到元数据服务节点控制器发送的探测请求时，向元数据服务节点控制器发送响应信息。
本发明通过定时探测元数据服务节点能力，依据热点元数据的实时分布情况，重新计算哈希权重，从而相应调节元数据服务节点承载的哈希环节点数，实现元数据存储和访问的自动负载均衡。
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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明动态调节哈希环节点数的方法一个实施例的示意图。
图2为本发明动态调节哈希环节点数的方法另一实施例的示意图。
图3为本发明元数据服务节点控制器一个实施例的示意图。
图4为本发明动态调节单元一个实施例的示意图。
图5为本发明动态调节哈希环节点数的***一个实施例的示意图。
图6为实施本发明一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本发明动态调节哈希环节点数的方法一个实施例的示意图。优选的，本实施例的方法步骤可由元数据服务节点控制器执行。
步骤101，以预定的时间间隔，向各元数据服务节点MDNi发送探测请求。
其中1≤i≤n，n为元数据服务节点的个数。
步骤102，将各元数据服务节点MDNi当前的反应时延记录为LSi′(t)。
步骤103，根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)。
优选的，根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)的步骤包括：
利用公式：
LSi(t)＝(1-w1)*LSi′(t)+w1*LSi(t-1)
计算MDNi的平均时延LSi(t)，其中w1为预设权值。
步骤104，根据平均时延LSi(t)计算MDNi的哈希环权重Wi(t)。
优选的，通过计算LSi(t)的平均值以得到***平均反应时延LA(t)。将LA(t)作为参数，根据FAST TCP计算得到MDNi的哈希环权重Wi(t)。由于本领域技术人员了解如何具体计算Wi(t)，因此这里不展开描述。
步骤105，利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)。
优选的，利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)的步骤可包括：
利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
步骤106，根据hi(t)和hi(t-1)的差，对MDNi上承载的哈希环节点数进行动态调节。
基于本发明上述实施例提供的动态调节哈希环节点数的方法，通过定时探测元数据服务节点能力，依据热点元数据的实时分布情况，重新计算哈希权重，从而相应调节元数据服务节点承载的哈希环节点数，实现元数据存储和访问的自动负载均衡。
图2为本发明动态调节哈希环节点数的方法另一实施例的示意图。如图2所示，上述根据hi(t)和hi(t-1)的差对MDNi上承载的哈希环节点数进行动态调节的步骤可包括：
步骤201，判断hi(t)是否大于hi(t-1)。若hi(t)大于hi(t-1)，则执行步骤202；否则执行步骤203。
步骤202，将MDNi上承载的哈希环节点数增加a，其中：
a＝hi(t)-hi(t-1)。
之后，不再执行本实施例的其它步骤。
步骤203，判断hi(t)是否小于hi(t-1)。若hi(t)小于hi(t-1)，则执行步骤204；否则执行步骤205。
步骤204，将MDNi上承载的哈希环节点数减小b，其中：
b＝hi(t-1)-hi(t)。
之后，不再执行本实施例的其它步骤。
步骤205，不对MDNi上承载的哈希环节点数进行调节。
在一个实施例中，在***处于初始状态下，MDNi的哈希环权重Wi(0)根据MDNi的计算能力进行确定。例如可根据MDNi的CPU、存储空间以及网络能力等进行计算确定。
相应地，可利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(0)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
图3为本发明元数据服务节点控制器一个实施例的示意图。如图3所示，元数据服务节点控制器包括发送单元301、记录单元302、平均时延计算单元303、哈希环权重计算单元304、哈希环节点数计算单元305和动态调节单元306。其中：
发送单元301，用于以预定的时间间隔，向各元数据服务节点MDNi发送探测请求；其中1≤i≤n，n为元数据服务节点的个数。
记录单元302，用于将各元数据服务节点MDNi当前的反应时延记录为LSi′(t)。
平均时延计算单元303，用于根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)。
优选的，平均时延计算单元303具体利用公式：
LSi(t)＝(1-w1)*LSi′(t)+w1*LSi(t-1)
计算MDNi的平均时延LSi(t)，其中w1为预设权值。
哈希环权重计算单元304，用于根据平均时延LSi(t)计算MDNi的哈希环权重Wi(t)。
哈希环节点数计算单元305，用于利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)。
优选的，哈希环节点数计算单元305具体利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
动态调节单元306，用于根据hi(t)和hi(t-1)的差，对MDNi上承载的哈希环节点数进行动态调节。
基于本发明上述实施例提供的动态调节哈希环节点数的元数据服务节点控制器，通过定时探测元数据服务节点能力，依据热点元数据的实时分布情况，重新计算哈希权重，从而相应调节元数据服务节点承载的哈希环节点数，实现元数据存储和访问的自动负载均衡。
优选的，哈希环权重计算单元304具体根据MDNi的计算能力确定MDNi的哈希环权重Wi(0)。
哈希环节点数计算单元305具体利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(0)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
图4为本发明动态调节单元一个实施例的示意图。如图4所示，动态调节单元包括识别模块401和节点数增加模块402。其中：
识别模块401，用于判断hi(t)是否大于hi(t-1)。
节点数增加模块402，用于根据识别模块的判断结果，若hi(t)大于hi(t-1)，则将MDNi上承载的哈希环节点数增加a，其中a为hi(t)-hi(t-1)。
优选的，动态调节单元还包括节点数减小模块403。其中：
节点数减小模块403，用于根据识别模块401的判断结果，若hi(t)小于hi(t-1)，则将MDNi上承载的哈希环节点数减小b，其中b为hi(t-1)-hi(t)。
图5为本发明动态调节哈希环节点数的***一个实施例的示意图。如图5所示，该***包括元数据服务节点控制器501和元数据服务节点MDNi502，其中1≤i≤n，n为元数据服务节点的个数。其中:
元数据服务节点控制器501，为图3或图4中任一实施例涉及的元数据服务节点控制器。
元数据服务节点MDNi502，用于在接收到元数据服务节点控制器501发送的探测请求时，向元数据服务节点控制器501发送响应信息。
基于本发明上述实施例提供的动态调节哈希环节点数的***，通过定时探测元数据服务节点能力，依据热点元数据的实时分布情况，重新计算哈希权重，从而相应调节元数据服务节点承载的哈希环节点数，实现元数据存储和访问的自动负载均衡。
下面通过具体示例对本发明进行说明，如图6所示。在某一时刻，各MDNi分别配置有不同的哈希环节点数，例如MDN1配置为1～100共100个，MDN2配置为1～50共50个，……，MDNn配置为1～200共100个。通过本发明的动态调节，在下一时刻，MDN1配置为1～70共70个，MDN2配置为1～80共80个，……，MDNn配置为1～180共180个。由此，可根据网络情况及各MDN的负载情况及时更新各MDN上的哈希环节点数，从而使元数据访问更加均匀、稳定，给整个存储***带来更好扩展性、稳定性和访问效率。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (9)
1.一种动态调节哈希环节点数的方法，其特征在于，包括：
以预定的时间间隔，向各元数据服务节点MDNi发送探测请求；其中1≤i≤n，n为元数据服务节点的个数；
将各元数据服务节点MDNi当前的反应时延记录为LSi′(t)；
根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)；
根据平均时延LSi(t)计算MDNi的哈希环权重Wi(t)；
利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)；
根据hi(t)和hi(t-1)的差，对MDNi上承载的哈希环节点数进行动态调节，其中在hi(t)大于hi(t-1)的情况下，将MDNi上承载的哈希环节点数增加a，其中a为hi(t)-hi(t-1)；在hi(t)小于hi(t-1)的情况下，将MDNi上承载的哈希环节点数减小b，其中b为hi(t-1)-hi(t)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)的步骤包括：
利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)的步骤包括：
利用公式：
LSi(t)＝(1-w1)*LSi′(t)+w1*LSi(t-1)
计算MDNi的平均时延LSi(t)，其中w1为预设权值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
MDNi的哈希环权重Wi(0)根据MDNi的计算能力进行确定；
利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(0)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
5.一种动态调节哈希环节点数的元数据服务节点控制器，其特征在于，包括发送单元、记录单元、平均时延计算单元、哈希环权重计算单元、哈希环节点数计算单元和动态调节单元，其中：
发送单元，用于以预定的时间间隔，向各元数据服务节点MDNi发送探测请求；其中1≤i≤n，n为元数据服务节点的个数；
记录单元，用于将各元数据服务节点MDNi当前的反应时延记录为LSi′(t)；
平均时延计算单元，用于根据LSi′(t)计算MDNi的平均时延LSi(t)；
哈希环权重计算单元，用于根据平均时延LSi(t)计算MDNi的哈希环权重Wi(t)；
哈希环节点数计算单元，用于利用哈希环权重Wi(t)计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)；
动态调节单元，用于根据hi(t)和hi(t-1)的差，对MDNi上承载的哈希环节点数进行动态调节；
其中动态调节单元包括：
识别模块，用于判断hi(t)是否大于hi(t-1)；
节点数增加模块，用于根据识别模块的判断结果，在hi(t)大于hi(t-1)的情况下，将MDNi上承载的哈希环节点数增加a，其中a为hi(t)-hi(t-1)；
节点数减小模块，用于根据识别模块的判断结果，在hi(t)小于hi(t-1)的情况下，将MDNi上承载的哈希环节点数减小b，其中b为hi(t-1)-hi(t)。
6.根据权利要求5所述的元数据服务节点控制器，其特征在于，
哈希环节点数计算单元具体利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(t)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
7.根据权利要求5所述的元数据服务节点控制器，其特征在于，
平均时延计算单元具体利用公式：
LSi(t)＝(1-w1)*LSi′(t)+w1*LSi(t-1)
计算MDNi的平均时延LSi(t)，其中w1为预设权值。
8.根据权利要求5所述的元数据服务节点控制器，其特征在于，
哈希环权重计算单元具体根据MDNi的计算能力确定MDNi的哈希环权重Wi(0)；
哈希环节点数计算单元具体利用公式
计算MDNi上承载的哈希环节点数hi(0)，其中H为预定的虚拟哈希环节点数。
9.一种动态调节哈希环节点数的***，其特征在于，包括元数据服务节点控制器和元数据服务节点MDNi，其中1≤i≤n，n为元数据服务节点的个数，其中:
元数据服务节点控制器，为权利要求5-8中任一项所述的元数据服务节点控制器；
元数据服务节点MDNi，用于在接收到元数据服务节点控制器发送的探测请求时，向元数据服务节点控制器发送响应信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |