CN111159141A - 一种去中心化的分布式数据同步方法、分布式节点及*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于分布式存储领域,公开了一种去中心化的分布式数据同步方法、分布式节点及***。该方法包括:通过对分布式节点的负载监控,自动选择相对空闲的节点作为同步请求的发起端,进行数据写入的有效性判断和预处理,以及同步信息的分发,提高整个***的数据处理能力,增强可用性和灵活性;设计采用基于“请求/响应”结构的同步模式,仅需一次交互就能实现同步发起端和响应端之间的请求发送、数据写入和结果反馈整个过程。该方法能够高效、可靠地完成分布式节点间同步信息的分发、处理和反馈,达到***数据实时同步的目的。
Description
技术领域
本发明属于分布式存储领域,涉及一种分布式数据同步方法、分布式节点及***。
背景技术
随着网络和信息技术的快速发展,分布式技术日益成熟,分布式***的应用也越来越广泛。在分布式***中,如何实现分布式节点间的信息实时共享,保证***的数据一致性,一直都是本领域的热点问题。
如今,大多的分布式***仍采用中心化的设计思想,即通过一个中心节点协调控制整个***的运行,其最大的问题在于中心节点的安危和瓶颈问题,中心节点如果出现问题,将直接影响整个***的正常运行。
所以,目前分布式***发生故障的概率较大。因此,如何在保证***数据一致性的前提下,提高***的性能和容错性,是本领域一直以来希望解决的难题。
发明内容
本发明的目的是在保证分布式***数据一致性的前提下,提高分布式***的性能和容错性。为此,本发明提出了一种去中心化的分布式数据同步方法,能够高效、可靠地完成分布式节点间同步信息的分发、处理和反馈,达到***数据实时同步的目的。
本发明的技术方案如下:
该去中心化的分布式数据同步方法,其分布式***的所有节点都是对等的(即既可以作为同步发起端,也可以作为同步响应端);该数据同步方法包括:
收到外部应用调用接口写入数据的请求;
选择相对空闲的节点作为同步请求的发起端,获取对应于该条数据的分布式锁;分布式***的其余节点均作为同步请求的接收端;
由发起端进行信息提取、编码,封装成同步请求消息,分发给所有接收端,基于“请求/响应”结构的同步模式完成该条数据的同步任务;
该条数据的同步任务结束后,释放锁。
基于以上方案,本发明还进一步作了如下优化:
可选地,通过负载均衡策略选择所述相对空闲的节点。
可选地,发起端在进行信息提取、编码之前,先验证外部请求的有效性,包括请求是否合法、是否影响节点数据;只有确认对于该条数据的外部请求有效时,才执行后续的数据同步过程。
可选地,所述基于“请求/响应”结构的同步模式为:
(1)发起端将封装的同步请求消息发送给接收端,并等待结果反馈;
(2)接收端保持消息监听并设定对应的事件处理,对请求进行分析解码,实现对应的数据操作,再根据操作结果生成反馈信息,并将其封装在响应消息中,返回给发起端;
(3)发起端收到全部节点的结果反馈后,分析并返回同步结果。
相应的,本发明还提出一种去中心化的分布式***的节点,包括处理器和计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有用于实现分布式数据同步的计算机程序;所述计算机程序被处理器加载执行以下步骤:
步骤a、当收到外部应用调用接口写入数据的请求时,响应写入数据的请求;或者直接从步骤b开始执行(对应于分布式***的其他节点收到写入数据的请求的情况);
步骤b、确认本节点作为同步请求的发起端或接收端;若确认为同步请求的发起端;则执行以下步骤c1-步骤c6;若确认为同步请求的接收端,则执行以下步骤d1-d3;
步骤c1、解析来自外部的数据写入请求,根据请求向锁中心获取对应于该条数据的分布式锁;
步骤c2、锁获取成功,则将数据写入本节点数据库;锁获取失败,则等待;
步骤c3、本节点将所述数据写入请求重新编码,封装成同步请求消息分发给***内其余分布式节点;
步骤c4、设置监听,等待其余分布式节点的响应消息;
步骤c5、接收其他分布式节点全部返回表明同步成功的响应消息;若其中有节点未响应或响应消息显示同步错误,向上层报告相应节点的错误信息;
步骤c6、释放锁;
步骤d1、监听同步请求,若有数据同步请求,则读取数据并触发对应事件;
步骤d2、解码数据同步请求,并根据要求将数据写入本节点数据库;
步骤d3、生成本地同步反馈信息,并将其封装成响应消息返回给同步发起端。
可选地,步骤b确认本节点作为同步请求的发起端或接收端,具体是通过负载均衡服务器对所有分布式节点的负载监控,选择相对空闲的节点作为同步请求的发起端,分布式***的其余节点均作为同步请求的接收端。
可选地,步骤c1在解析来自外部的数据写入请求后,先验证请求的有效性,包括请求是否合法、是否影响节点数据;只有确认对于该条数据的外部请求有效时,才向锁中心获取对应于该条数据的分布式锁。
可选地,步骤d3中所述响应消息包括本节点的标识信息和同步结果。
可选地,步骤c6在释放锁后,还在本地日志记录数据变化信息;步骤d2在将数据写入本节点数据库后,还在本地日志记录数据同步信息。
相应的,本发明还提出一种去中心化的分布式***,包括:
多个分布式节点,建立有相互通信的链路;每个分布式节点均为上述去中心化的分布式***的节点;
负载均衡服务器,用于对所有分布式节点的负载监控,在收到外部应用调用接口写入数据的请求时选择相对空闲的节点作为同步请求的发起端,分布式***的其余节点均作为同步请求的接收端;
锁中心,用于响应分布式节点的请求,授予其请求的分布式锁,并在该分布式节点完成本次任务后,释放锁。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明采用去中心化设计,整个分布式***不存在中心节点,所有节点都是对等的,因此分布式***内的任意节点失效都只会影响很小范围的功能,不存在性能瓶颈和单点故障问题,具有更好的可用性。
本发明实现同步发起端的自动选择,不仅能够提高整个***的数据处理能力,还可以适应整体环境的动态变化,增强***的可用性和灵活性;除此之外,本发明还设计了基于“请求/响应”结构的同步模式,仅需一次交互就能够实现节点间同步信息的分发、处理和反馈,提供高效、可靠的数据实时同步。
附图说明
图1为一个实施例的去中心化的分布式数据同步流程示意图。
图2为一个实施例的基于“请求/响应”结构的同步模式流程示意图。
图3为一个实施例的去中心化的分布式***基本架构。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例详细介绍本发明。
本实施例提出的去中心化的分布式数据同步方法主要包括同步发起端的自动选择和基于“请求/响应”结构的同步模式两部分,整体流程如图1所示。
当外部应用调用接口对分布式节点进行数据写入时,通过负载均衡策略选择合适的分布式节点进行数据预处理并发起同步请求,而其余节点则对同步请求进行响应,实现相应的数据操作,完成数据同步。具体来说
1、去中心化:本实施例不存在中心节点,每个有效节点都是对等的,即既可以作为同步发起端,也可以作为同步响应端。
2、同步发起端的自动选择:通过对分布式节点的负载监控,自动选择相对空闲的节点作为同步请求的发起端,进行数据写入的有效性判断和预处理,提高整个***的数据处理能力,增强***的可用性和灵活性。由于分布式数据同步的根本目的在于实现整个***的数据一致性,所以无论是***内哪个节点发起同步请求,只要其余节点能在规定时间内按要求完成同步操作,都能达成数据一致。当收到外部请求时,根据***设定的负载均衡策略评估并选择相对空闲的分布式节点对数据进行预处理:判断外部请求的有效性(请求是否合法、是否影响节点数据等),然后进行信息提取、编码,封装成同步请求,分发给其余节点。这里,负载均衡策略选择的实现,可以通过设置专门的负载均衡服务器由其来选定相对空闲的节点作为同步请求的发起端,也可以由多个节点自行按照负载均衡策略运算确定同步请求的发起端。
3、基于“请求/响应”结构的同步模式:主要结构如图2,(1)同步发起端将同步信息进行编码,并封装成“请求消息”发送给网内其余待同步的分布式节点,并等待结果反馈;(2)同步接收端保持消息监听并设定对应的事件处理,对请求进行分析解码,实现对应的数据操作,再根据操作结果生成反馈信息,并将其封装在“响应消息”中,返回给请求发起端;(3)同步发起端收到全部节点的结果反馈后,分析并返回同步结果。通过这种模式,同步请求发起节点仅需要一次请求分发操作就可以收到所有其他分布式节点的同步处理结果,并定位同步失败的节点及错误信息,即仅需一次交互就能实现同步发起端和响应端之间的请求发送、数据写入和结果反馈整个过程。
相应的,本实施例建立了一种去中心化的分布式***,如图3所示。
以下进一步详细介绍“同步发起端”和“同步接收端”的运行过程。“同步发起端”可以是分布式***中的任意一个节点,其余节点均作为“同步接收端”。
在同步发起端:
步骤1、解析来自外部的数据写入请求;
步骤2、节点验证请求的有效性;例如,有时解析数据是要求修改或删除一条已经不存在的数据,则分布式***无需响应该写入请求;当然,如果在分布式***外已经有相应的判读机制,则该步骤可以省去;
步骤3、请求有效,则根据写入请求向锁中心获取对应于该条数据的分布式锁;请求无效,则立即返回;
步骤4、锁获取成功(即当前只有本节点有权限执行对数据的同步,如果此时有其他节点接收到来自外部的同一条数据的写入请求,则必须等待本节点执行完成当前的同步任务),则将数据写入本节点数据库;锁获取失败,则等待;
步骤5、节点将数据写入请求重新编码(主要是因为外部请求有可能与分布式***内部通信的数据格式不同),封装成请求消息(包含同步请求以及相应的数据)分发给***内其余分布式节点;
步骤6、设置监听,等待其余分布式节点的响应消息;
步骤7、其他分布式节点全部返回表明同步成功的响应消息;若其中有节点未响应(等待超时)或响应消息显示同步错误,向上层报告相应节点的错误信息;
步骤8、释放锁;
步骤9、本地日志记录数据变化信息。
在同步响应端:
步骤1、监听同步请求,若有数据同步请求,则读取数据并触发对应事件;
步骤2、解码数据同步请求,并根据要求将数据写入节点数据库;
步骤3、本地日志记录数据同步信息;
步骤4、生成本地同步反馈信息,并将其封装成响应消息返回给同步发起端。这里的响应消息至少包括本节点的信息(节点IP)以及同步结果(是否成功)。
Claims (10)
1.一种去中心化的分布式数据同步方法,其特征在于,分布式***的所有节点都是对等的;该数据同步方法包括:
收到外部应用调用接口写入数据的请求;
选择相对空闲的节点作为同步请求的发起端,获取对应于该条数据的分布式锁;分布式***的其余节点均作为同步请求的接收端;
由发起端进行信息提取、编码,封装成同步请求消息,分发给所有接收端,基于“请求/响应”结构的同步模式完成该条数据的同步任务;
该条数据的同步任务结束后,释放锁。
2.根据权利要求1所述的去中心化的分布式数据同步方法,其特征在于:通过负载均衡策略选择所述相对空闲的节点。
3.根据权利要求1所述的去中心化的分布式数据同步方法,其特征在于:发起端在进行信息提取、编码之前,先验证外部请求的有效性,包括请求是否合法、是否影响节点数据;只有确认对于该条数据的外部请求有效时,才执行后续的数据同步过程。
4.根据权利要求1所述的去中心化的分布式数据同步方法,其特征在于:所述基于“请求/响应”结构的同步模式为:
(1)发起端将封装的同步请求消息发送给接收端,并等待结果反馈;
(2)接收端保持消息监听并设定对应的事件处理,对请求进行分析解码,实现对应的数据操作,再根据操作结果生成反馈信息,并将其封装在响应消息中,返回给发起端;
(3)发起端收到全部节点的结果反馈后,分析并返回同步结果。
5.一种去中心化的分布式***的节点,包括处理器和计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有用于实现分布式数据同步的计算机程序;其特征在于,所述计算机程序被处理器加载执行以下步骤:
步骤a、当收到外部应用调用接口写入数据的请求时,响应写入数据的请求;或者直接从步骤b开始执行;
步骤b、确认本节点作为同步请求的发起端或接收端;若确认为同步请求的发起端;则执行以下步骤c1-步骤c6;若确认为同步请求的接收端,则执行以下步骤d1-d3;
步骤c1、解析来自外部的数据写入请求,根据请求向锁中心获取对应于该条数据的分布式锁;
步骤c2、锁获取成功,则将数据写入本节点数据库;锁获取失败,则等待;
步骤c3、本节点将所述数据写入请求重新编码,封装成同步请求消息分发给***内其余分布式节点;
步骤c4、设置监听,等待其余分布式节点的响应消息;
步骤c5、接收其他分布式节点全部返回表明同步成功的响应消息;若其中有节点未响应或响应消息显示同步错误,向上层报告相应节点的错误信息;
步骤c6、释放锁;
步骤d1、监听同步请求,若有数据同步请求,则读取数据并触发对应事件;
步骤d2、解码数据同步请求,并根据要求将数据写入本节点数据库;
步骤d3、生成本地同步反馈信息,并将其封装成响应消息返回给同步发起端。
6.根据权利要求5所述的去中心化的分布式***的节点,其特征在于:
步骤b确认本节点作为同步请求的发起端或接收端,具体是通过负载均衡服务器对所有分布式节点的负载监控,选择相对空闲的节点作为同步请求的发起端,分布式***的其余节点均作为同步请求的接收端。
7.根据权利要求5所述的去中心化的分布式***的节点,其特征在于:
步骤c1在解析来自外部的数据写入请求后,先验证请求的有效性,包括请求是否合法、是否影响节点数据;只有确认对于该条数据的外部请求有效时,才向锁中心获取对应于该条数据的分布式锁。
8.根据权利要求5所述的去中心化的分布式***的节点,其特征在于:步骤d3中所述响应消息包括本节点的标识信息和同步结果。
9.根据权利要求5所述的去中心化的分布式***的节点,其特征在于:
步骤c6在释放锁后,还在本地日志记录数据变化信息;
步骤d2在将数据写入本节点数据库后,还在本地日志记录数据同步信息。
10.一种去中心化的分布式***,其特征在于,包括:
多个分布式节点,建立有相互通信的链路;每个分布式节点均为权利要求5所述一种去中心化的分布式***的节点;
负载均衡服务器,用于对所有分布式节点的负载监控,在收到外部应用调用接口写入数据的请求时选择相对空闲的节点作为同步请求的发起端,分布式***的其余节点均作为同步请求的接收端;
锁中心,用于响应分布式节点的请求,授予其请求的分布式锁,并在该分布式节点完成本次任务后,释放锁。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200515 |