CN107707643A - 一种数据存储***中更新数据的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了数据存储***中更新数据的方法及装置的方法、装置、节点设备和存储介质，数据存储***中更新数据的方法及装置，存储簇的管理节点接收用户发送的文件更新请求；所述存储簇的管理节点检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求；从而确保云存储***中的副本一致性。

Description

一种数据存储***中更新数据的方法及装置
技术领域
本发明涉及计算机技术的领域，尤其涉及一种数据存储***中更新数据的方法及装置。
背景技术
P2P是Peer-to-Peer的简写，又被称为对等技术。P2P不依赖于集中的那一个服务器，而是依赖于参与到P2P网络中的所有机器。从***的结构来看，P2P***是分布式的结构，它不同于集中式的结构或者基于服务器的结构。因为它不依靠与某个网络中的中心服务器节点来提供索引服务，网络中的任何两台机器之间都能够直接建立连接共享资源，并能够发现P2P***中的各种服务。与客户端服务器架构相比，P2P的关键优势是它把整个***提供的服务分散到***中的每个对等节点上了，如此一来整个P2P***就不存在单点故障的风险。
P2P网络体系结构包括集中目录式结构、纯P2P网络结构、混合式网络结构等三种：(1)集中目录式结构；集中目录式结构的***中存在一个中央目录服务，该目录服务器负责保存各个节点的索引信息，比如节点的地址、存储的资源等元数据。(2)纯P2P网络结构；纯P2P网络，去除了集中的中央目录服务器，网络中的每个节点都完全对等，任何一个用户都是随机地接入到P2P网络中，而且利用端到端的连接与自己相邻的一组邻居节点在逻辑上组成一个覆盖网络。(3)混合式网络结构；混合式网络结构是将集中式P2P与纯P2P网络两者结合的混合式网络结构。混合式网络结构***中的节点都是以簇的形态存在，一个簇由一个索引节点和在它附近的多个普通节点组成，在每个簇内，索引节点作为簇的中央目录服务器，其他普通节点负责资源的存储。
随着移动互联网等技术的不断快速发展，尤其是Web2.0时代的开启，全球众多互联网用户生产的各种数据呈现***式地增长。互联网数据中心统计2015年全球的数据量就达到8ZB，到2020年更将达到35ZB。全球社会生产的海量数据对存储产生了巨大的需求，为解决海量数据的高性能、低成本以及高安全可靠性的存储需求，云存储技术应运而生，相比于传统的存储技术，不仅仅能够低成本的存储海量数据，并且能够更简单、高效地存储与管理数据。云存储非常有效地解决了传统存储技术的瓶颈。
目前主流的云存储***(含谷歌GFS、亚马逊S3以及开源的HDFS)使用了主从式的***架构，即***由一个中心的主节点和多个从节点构成。其中最典型就是GFS，它的***由一个主节点GFS主服务器和多个从节点GFS数据块服务器。而通常GFS主服务器只有一个，一旦云存储***中的主节点GFS主服务器出现故障，将导致整个***的瘫痪。即使***中可能采用多机热备份技术，但是其依然没有从根本上解决***里元数据高度集中的中心节点的单点故障隐患。
发明内容
本发明实施例提供一种数据存储***中更新数据的方法及装置，旨在解决单点故障的风险。
第一方面，一种数据存储***中更新数据的方法及装置的方法，所述方法包括：
存储簇的管理节点接收用户发送的文件更新请求；
所述存储簇的管理节点检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求。
可选地，所述方法还包括：
若未能获取所述元数据的锁，则所述文件更新请求进入一个更新请求的队列中，等待当前更新完成。
可选地，所述进行文件更新，包括：
所述存储簇的管理节点向直接前继和直接后继发出锁定文件副本的命令；
其中，所述直接前继存储簇N i-1为：以顺时针为正方向，每个节点N都有排列在其之前或者之后的节点，其中排在前面的节点称为节点N的前继，第一个前继称为节点的直接前继N i-1；
所述直接后继存储簇N i+1为：排在其后面的节点称为节点N的后继，第一个后继称为节点N的直接后继。
可选地，所述方法还包括：
所述存储簇的管理节点向用户返回所述文件的元数据，更新所述文件的元数据以及版本号。
可选地，所述方法还包括：
所述直接前继和所述直接后继根据该存储簇上已更新的副本进行更新。
可选地，所述直接前继和所述直接后继根据该存储簇上已更新的副本进行更新，包括：
当所述用户已经获取更新文件副本的写锁后，先对其原副本进行更新；
如果更新成功后，同时更新所述直接前继和所述直接后继存储簇上的冗余副本；
每个副本更新成功后向所述存储簇的管理节点发送更新完成消息，再更新所述元数据及其版本号。
可选地，所述方法还包括：
根据存储***副本更新读写NWR的策略理论，当所有存储簇更新请求执行后，三方副本只要其中有两份副本更新成功，则确定更新成功，将文件副本解锁。
可选地，所述方法还包括：
如果三方副本中只有某一份未能完成数据更新，所述存储簇的管理节点将周期性数据存储***中更新数据的方法及装置，直到更新成功为止。
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述直接前继和所述直接后继上的冗余副本都没有更新成功，返回原副本的版本，同时向用户反馈更新失败的信息。
第二方面，一种数据存储***中更新数据的方法及装置的装置，所述装置包括：
接收模块，用于接收用户发送的文件更新请求；
更新模块，用于检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求。
本发明实施例提供了一种数据存储***中更新数据的方法及装置，存储簇的管理节点接收用户发送的文件更新请求；所述存储簇的管理节点检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求；从而确保云存储***中的副本一致性。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种P2P的结构示意图；
图2是本发明实施例二中的一种数据存储***中更新数据的方法及装置的方法示意图；
图3是本发明实施例三种的一种数据存储***中更新数据的方法及装置的装置的功能模块示意图；
图4为本发明实施例四提供的一种节点设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
如图1所示，在P2P网络拓扑中对等结构，根据对等的基本单元特性，主要分为所有结点的完全对等结构和基于存储簇为单元的对等结构。
基于完全对等的云存储模型中的完全对等，即是云存储中的所有用于存储的服务器结点形成一个环形结构，各个结点间都是平等的，没有层次关系。在该环形结构中存储服务器结点上，既负责存储文件数据以及这些文件数据的元数据，同时又存储着相关的路由数据，它的***结构是一个分布式哈希表(DHT)网络，其使用一致性哈希算法，将所有构成云存储网络的服务器设备通过哈希函数映射到一个哈希空间上，该哈希空间首尾相连抽象为环。在基于完全对等的云存储模型中，构成云存储***的每个存储服务器都是会被映射为Chord环(Chord是最简单，最精确的环形P2P模型，是DHT(Distributed Hash Table)的一种经典实现)上的一个节点，每个存储服务器都是一个能够小范围路由的独立自治节点，这样的结构使得映射到Chord环上的节点过多，不利于管理及路由。而且，在云存储***的一般访问过程中，用户对于文件元数据和路由数据的访问频度要远远大于对于文件内容的访问频度。每个节点同时维护低频访问的本地数据块及提供高频访问的路由功能，节点任务复杂，将两者放置在一起不利于提高***的性能。
基于存储簇为单元的对等结构，是在完全对等结构基础的优化。在这种结构中，将负责管理高频访问的文件元数据以及维护用于路由信息数据的功能，集中由更高性能的存储簇的管理节点提供；而普通性能的数据块服务器将扮演维护相对低频访问的副本数据。基于存储簇对等结构模型中的服务器分为两种大的类型：高性能的存储簇的管理服务器和普通性能的数据块存储服务器。在每个存储簇中，它的管理节点的主要功能为用户信息的认证、维护存储簇的目录以及文件与数据块服务器之间的映射等元数据，而数据块服务器是用于存储用户文件数据。根据云存储***中数据访问的特点，将用于路由的数据、文件的元数据等热点数据集中，交由更高性能服务器处理，有利于更好的提高***的性能，存储簇之间采用结构化P2P网络的拓扑结构，形成一个DHT网络。
另外，对于数据块服务器，按照可靠程度，又分为可信的数据块服务器节点(Reliable Chunk Server Node,简称RCSN、RN)和不可信的数据块服务器节点(UnreliableChunk Server Node,简称UCSN、UN)。可信的数据块服务器节点(Reliable Chunk ServerNode,简称RCSN)主要由云存储服务商提供的高可靠性的服务器构成。RCSN负责***中用户数据的存储，每个RCSN由存储簇的管理节点管理。因为RCSN可靠性高，存储在RCSN中的数据相对可靠性、可用性就更高，所以把用户数据存储在RCSN上是云存储***中可靠性和可用性的重要保证之一。不可信的数据块服务器节点(Unreliable Chunk Server Node,简称UCSN)主要是用户的机器构成。由于用户机器一般可靠性不能得到保证，所以云存储模型中假设存储在UCSN中的数据不保证其可靠性和可用性。
实施例二
参考图2，本实施例可适用于云存储***的数据存储***中更新数据的方法及装置的情况，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在存储簇的管理节点。该方法具体包括：
步骤210，存储簇的管理节点接收用户发送的文件更新请求；
步骤220，所述存储簇的管理节点检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求；
其中，所述进行文件更新，包括：
所述存储簇的管理节点向直接前继和直接后继发出锁定文件副本的命令；
其中，所述直接前继存储簇N i-1为：以顺时针为正方向，每个节点N都有排列在其之前或者之后的节点，其中排在前面的节点称为节点N的前继，第一个前继称为节点的直接前继N i-1；
所述直接后继存储簇N i+1为：排在其后面的节点称为节点N的后继，第一个后继称为节点N的直接后继。
可选地，所述方法还包括：
若未能获取所述元数据的锁，则所述文件更新请求进入一个更新请求的队列中，等待当前更新完成。
可选地，所述存储簇的管理节点向用户返回所述文件的元数据，更新所述文件的元数据以及版本号。
可选地，所述方法还包括：
所述直接前继和所述直接后继根据该存储簇上已更新的副本进行更新。
其中，所述直接前继和所述直接后继根据该存储簇上已更新的副本进行更新，包括：
当所述用户已经获取更新文件副本的写锁后，先对其原副本进行更新；
如果更新成功后，同时更新所述直接前继和所述直接后继存储簇上的冗余副本；
每个副本更新成功后向所述存储簇的管理节点发送更新完成消息，再更新所述元数据及其版本号。
可选地，所述方法还包括：
根据存储***副本更新读写NWR的策略理论，当所有存储簇更新请求执行后，三方副本只要其中有两份副本更新成功，则确定更新成功，将文件副本解锁。
可选地，所述方法还包括：
如果三方副本中只有某一份未能完成数据更新，所述存储簇的管理节点将周期性数据存储***中更新数据的方法及装置，直到更新成功为止。
可选地，所述方法还包括：
如果所述直接前继和所述直接后继上的冗余副本都没有更新成功，返回原副本的版本，同时向用户反馈更新失败的信息。
示例性的，(1)、用户发起某一个文件的更新请求；
(2)、相应存储簇的管理节点接收到请求后，存储簇的管理节点检查相关文件元数据副本状态，为了防止多用户同时修改文件的元数据，当用户修改数据时需要获取该数据上的读写锁中的写锁。如果元数据未锁定，那么就表示没有其它的用户正在修改该数据，本次更新请求可以进行，将文件的相关元数据锁定，阻止其他更新请求。同时进行以下的处理过程：
A、锁定冗余副本元数据。该存储簇的管理节点向其直接前继和直接后继发出锁定该文件副本的命令；
B、该存储簇的管理节点向用户返回文件元数据信息，用户更新该文件数据，***同时更新其有关元数据，如更新版本号；
C、直接前继和直接后继利用该存储簇上已更新的副本进行更新。两个存储簇更新的过程同时进行。当用户已经获取了更新文件副本的写锁后，首先对其原副本进行更新，如果更新成功后，同时更新直接前继和直接后继存储簇上冗余副本。每个副本更新成功后向其存储簇的管理节点发送更新完成消息，然后存储簇的管理节点将更新其元数据及其版本号。
D、依据NWR(存储***副本更新读写)策略理论，当所有存储簇更新请求执行后，三方副本只要其中有两份副本更新成功，即可认为更新成功，将文件副本解锁，此时对该文件的其他更新请求可以得到处理。如果三方副本中只有某一份未能完成数据更新，其存储簇的管理节点将周期性去更新该数据，直到更新成功为止。如果直接前继和直接后继上的冗余副本都没有更新成功，回滚原副本的版本，同时向用户反馈更新失败的信息。
(3)、若在第二步未能获取相关文件元数据的锁，那么该请求可以进入一个更新请求队列中，等待当前更新完成。
实施例三
参考图3，本实施例可适用于各种用于数据存储***中更新数据的方法及装置的装置的情况，该方法可以由本发明实施例提供的装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何实现数据更新的设备中，例如存储簇的管理节点等，如图3所示，该装置包括：
接收模块310，用于接收用户发送的文件更新请求；
更新模块320，用于检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求。
本实施例所述显示内容的批注的装置用于执行上述各实施例所述的显示内容的批注方法，其技术原理和产生的技术效果类似，这里不再赘述。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种节点设备的硬件结构示意图，如图4所示，本发明实施例四提供的节点设备，包括一个或多个处理器42；
存储装置43，用于存储一个或多个程序。该节点设备与其它节点设备通过射频天线41实现互相通信，射频天线41分别与处理器42和存储装置43连接，且处理器42和存储装置通过总线或其它方式连接。在图4中，射频天线41和处理器42的个数均为1个。
该节点设备中的存储装置43作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序，所述程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中数据存储***中更新数据的方法及装置的方法对应的程序指令/模块(例如，附图3所示的无线自组网的抗干扰装置中的模块，包括：干扰测量单元110、数据处理单元120、结果发送单元130)。处理器42通过运行存储在存储装置43中的软件程序、指令以及模块，从而执行节点设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的数据存储***中更新数据的方法及装置的方法。
存储装置43可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储装置43可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置43可进一步包括相对于处理器42远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
并且，当上述节点设备所包括一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器42执行时，程序进行如下操作：
存储簇的管理节点接收用户发送的文件更新请求；
所述存储簇的管理节点检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求。
此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被控制装置执行时实现本发明实施例二或实施例三提供的数据更新的方法，该方法包括：存储簇的管理节点接收用户发送的文件更新请求；
所述存储簇的管理节点检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于云存储***中的数据存储***中更新数据的方法及装置的方法，其特征在于，所述方法包括：
存储簇的管理节点接收用户发送的文件更新请求；
所述存储簇的管理节点检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若未能获取所述元数据的锁，则所述文件更新请求进入一个更新请求的队列中，等待当前更新完成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述进行文件更新，包括：
所述存储簇的管理节点向直接前继和直接后继发出锁定文件副本的命令；
其中，所述直接前继存储簇N i-1为：以顺时针为正方向，每个节点N都有排列在其之前或者之后的节点，其中排在前面的节点称为节点N的前继，第一个前继称为节点的直接前继N i-1；
所述直接后继存储簇N i+1为：排在其后面的节点称为节点N的后继，第一个后继称为节点N的直接后继。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述存储簇的管理节点向用户返回所述文件的元数据，更新所述文件的元数据以及版本号。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述直接前继和所述直接后继根据该存储簇上已更新的副本进行更新。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述直接前继和所述直接后继根据该存储簇上已更新的副本进行更新，包括：
当所述用户已经获取更新文件副本的写锁后，先对其原副本进行更新；
如果更新成功后，同时更新所述直接前继和所述直接后继存储簇上的冗余副本；
每个副本更新成功后向所述存储簇的管理节点发送更新完成消息，再更新所述元数据及其版本号。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据存储***副本更新读写NWR的策略理论，当所有存储簇更新请求执行后，三方副本只要其中有两份副本更新成功，则确定更新成功，将文件副本解锁。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果三方副本中只有某一份未能完成数据更新，所述存储簇的管理节点将周期性数据存储***中更新数据的方法及装置，直到更新成功为止。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述直接前继和所述直接后继上的冗余副本都没有更新成功，返回原副本的版本，同时向用户反馈更新失败的信息。
10.一种数据存储***中更新数据的方法及装置的装置，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于接收用户发送的文件更新请求；
更新模块，用于检查所述文件的元数据副本状态，若所述元数据的副本状态为未锁定，则进行文件更新，并将所述元数据的副本状态修改为锁定，阻止其他更新请求。
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