CN116893787A - 一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，包括以下步骤：S1、组装磁盘矩阵的磁盘***，获取磁盘矩阵信息并对磁盘***进行基于区块数据存储格式的格式化；S2、通过格式化后的磁盘***进行数据的写入、读取、删除和恢复操作，完成基于区块链大数据应用的磁盘存储。本发明提供的一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，通过基于区块数据存储格式对磁盘***进行格式化，设定基于磁盘存储块的磁盘存储格式，提高大数据应用场景下磁盘读写的性能解决了常规的磁盘存储方法在大数据应用场景下磁盘读写的性能较差的问题。
Description
技术领域
本发明属于数据高速存储技术领域，具体涉及一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法。
背景技术
区块链是一个区中心化的分布式账本，它具有不可篡改的特性。在数据应用和服务领域，展现出了极高的安全性，但是相对的，其执行和存储的效率就显得有些低下。这个缺陷在大数据应用场景下显得格外突出。
在将区块链领域应用到大数据场景下，需要克服以下几个问题：支持高性能的数据服务；支持高性能的磁盘读写。
目前在大数据服务领域，通常采用以下的办法：大规模的数据不进行链上存储，而是存储在一个离线的机房中，对于离线数据，使用零知识证明算法，生成数据的存储证明，并将证明信息提交到链，当用户向链上请求数据时，区块链***将请求转发给索引服务器，索引服务器在整个网络中搜索该数据存储的网络位置，再将数据的位置返回，区块链***将返回的数据存储位置发送给用户，用户在直接访问数据存储服务器，区块链***每隔一段时间，会要求存储服务器进行以存储证明的验证算法，以确定数据还存储在服务器中。
而常用的方法存在以下缺点：区块链***需要以一定频率定期的访问存储服务器，以确认数据还存在，如果量大的化，会引起链上交易的阻塞，如果存储服务器发生故障，数据就会丢失，就真的丢失了，区块链本身的安全机制没办法使用，网络异常情况下，数据服务会无法使用，区块链处于单节点模式下，几乎没有任何作用。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法解决了常规的磁盘存储方法在大数据应用场景下磁盘读写的性能较差的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，包括以下步骤：
S1、组装磁盘矩阵的磁盘***，获取磁盘矩阵信息并对磁盘***进行基于区块数据存储格式的格式化；
S2、通过格式化后的磁盘***进行数据的写入、读取、删除和恢复操作，完成基于区块链大数据应用的磁盘存储。
进一步地：所述S1包括以下分步骤：
S11、组装磁盘矩阵的磁盘***，并将其接入服务器中；
S12、获取磁盘矩阵信息，根据磁盘矩阵信息生成数据结构，并计算数据结构中存储块总数；
S13、将数据结构写入到磁盘***的磁盘；
S14、将已使用的存储块和未使用的存储块在存储块状态表中进行标注，完成磁盘***格式化。
进一步地：所述S12中，磁盘矩阵信息包括磁盘矩阵中所有磁盘的盘面、柱面、磁道、扇区和单个扇区大小；
所述数据结构包括存储块数量、存储块大小、区块高度索引、区块高度索引位置、存储块状态表位置、版本号和磁盘说明字段。
进一步地：所述S13具体为：
将数据结构从磁盘***的磁盘的第一个存储块开始写入，从第二个存储块开始记录存储块的使用状态，直至数据结构中所有数据均写入存储块中。
进一步地：所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行写入操作的方法具体为：
SA1、设置10GB的缓存，数据写入缓存；
SA2、当缓存使用量超过60%时，从缓存中获取写入数据；
SA3、获取磁盘***中所有磁盘柱面大小，根据磁盘柱面大小对写入数据进行分片，得到写入数据的切片；
SA4、将写入数据的切片按照柱面优先的原则写入到对应的磁盘，并更新磁盘的排序，完成磁盘***的数据写入操作。
进一步地：所述SA3中，根据磁盘柱面大小对写入数据进行分片的方法具体为：
将磁盘矩阵中的磁盘按照磁盘柱面大小进行降序排序，当磁盘空间小于存储空间阈值时，将该磁盘从磁盘排序中删除，根据磁盘排序将写入数据进行分片，得到写入数据的切片；
所述SA4中，将写入数据的切片按照柱面优先的原则写入到对应的磁盘的方法具体为：
将同一写入数据的切片写入同一柱面对应磁盘的存储块中。
进一步地：所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行读取操作的方法具体为：
SB1、接收数据读取请求，并将其存入命令缓存队列；
SB2、当命令缓存队列中待读取的数据超过最低数据量阈值时，从磁盘***的磁盘中并行读取数据。
进一步地：所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行删除操作的方法具体为：
SC1、将待回滚的区块索引表信息备份到外部的存储介质；
SC2、根据区块索引表信息清除回滚的区块所占用磁盘的存储块，将该磁盘的存储块标记为已删除，并更新存储块状态表。
进一步地：所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行恢复操作的方法具体为：
将备份的区块索引表信息写入磁盘，并更新存储块状态表。
本发明的有益效果为：
（1）本发明提供的一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，通过基于区块数据存储格式对磁盘***进行格式化，设定基于磁盘存储块的磁盘存储格式，提高大数据应用场景下磁盘读写的性能解决了常规的磁盘存储方法在大数据应用场景下磁盘读写的性能较差的问题。
（2）本发明按照柱面优先的原则写入数据的切片，通过并行化读写数据，提高了分布式账本的读和写的效率，解决了常规区块链大数据应用，面对网络异常时无法正常工作的情况以及存储服务器数据会丢失的问题，提高了链上数据加载和检索的效率，在此机制下磁盘产生碎片文件的概率大大降低。
附图说明
图1为本发明一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，包括以下步骤：
S1、组装磁盘矩阵的磁盘***，获取磁盘矩阵信息并对磁盘***进行基于区块数据存储格式的格式化；
S2、通过格式化后的磁盘***进行数据的写入、读取、删除和恢复操作，完成基于区块链大数据应用的磁盘存储。
磁盘***通过建立磁盘矩阵，外加机械磁盘本身的一些并行能力，能够大幅度提高读写的性能。
所述S1包括以下分步骤：
S11、组装磁盘矩阵的磁盘***，并将其接入服务器中；
S12、获取磁盘矩阵信息，根据磁盘矩阵信息生成数据结构，并计算数据结构中存储块总数；
S13、将数据结构写入到磁盘***的磁盘；
S14、将已使用的存储块和未使用的存储块在存储块状态表中进行标注，完成磁盘***格式化。
所述S12中，磁盘矩阵信息包括磁盘矩阵中所有磁盘的盘面、柱面、磁道、扇区和单个扇区大小；
所述数据结构包括存储块数量、存储块大小、区块高度索引、区块高度索引位置、存储块状态表位置、版本号和磁盘说明字段。
在本实施例中，存储块总数等于单个磁盘的总大小除以存储块大小，磁盘能存储的区块最高高度为4,294,967,296，区块高度索引是一个数组，从第1个存储块开始，依次记录了一个区块头所在的存储块号。
数据结构中，存储块数量，是个定值，通常为16G个，一个存储块占用8个字节，存储块状态总共会占用掉128GB的磁盘空间，这个磁盘矩阵存储的容量上限为64T，大多数情况下，磁盘矩阵存储量是小于64T的，即便如此，磁盘存储块状态相关的信息量不会减少，如果存储块状态描述信息，超出了磁盘矩阵实际可存储的空间范围，则给该存储块标记为-8，表示该存储块不存在，数据结构的如表1所示。
表1
所述S13具体为：
将数据结构从磁盘***的磁盘的第一个存储块开始写入，从第二个存储块开始记录存储块的使用状态，直至数据结构中所有数据均写入存储块中。
在本实施例中，数据结构从磁盘***的0号磁盘开始写，0号磁盘为磁盘***的设定的初始磁盘，存储块的使用状态保存在存储块状态表中，存储块状态表如表2所示。
表2
所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行写入操作的方法具体为：
SA1、设置10GB的缓存，数据写入缓存；
SA2、当缓存使用量超过60%时，从缓存中获取写入数据；
SA3、获取磁盘***中所有磁盘柱面大小，根据磁盘柱面大小对写入数据进行分片，得到写入数据的切片；
SA4、将写入数据的切片按照柱面优先的原则写入到对应的磁盘，并更新磁盘的排序，完成磁盘***的数据写入操作。
在本实施例中，数据的读取，写入，删除等操作，本身会改变存储块使用状态，数据写入时，磁盘***会先去存储块状态表查询标记为未使用的存储块，数据写入之后，对应的存储块状态表标识会发生改变，变成已使用，数据读取时，存储块存储状态不会发生改变，数据被删除时，存储块存储状态标识，会从已使用变成已删除。
所述SA3中，根据磁盘柱面大小对写入数据进行分片的方法具体为：
将磁盘矩阵中的磁盘按照磁盘柱面大小进行降序排序，当磁盘空间小于存储空间阈值时，将该磁盘从磁盘排序中删除，根据磁盘排序将写入数据进行分片，得到写入数据的切片；
所述SA4中，将写入数据的切片按照柱面优先的原则写入到对应的磁盘的方法具体为：
将同一写入数据的切片写入同一柱面对应磁盘的存储块中。
在本实施例中，柱面优先的原则是优先往柱面较大的磁盘中写数据，其次再往磁盘空间大的里面写数据，如果多个块存在于同一个柱面，那么就优先分配同一个柱面的存储块存储数据，数据一经写入磁盘，那么立刻从缓存中清空。
所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行读取操作的方法具体为：
SB1、接收数据读取请求，并将其存入命令缓存队列；
SB2、当命令缓存队列中待读取的数据超过最低数据量阈值时，从磁盘***的磁盘中并行读取数据。
在本实施例中，由于数据的写入按照柱面优先的原则，则磁盘中存储的数据能并行读取，并且采用并行读取方式读取数据快，设置最低数据量阈值能够提高数据处理的效率。
所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行删除操作的方法具体为：
SC1、将待回滚的区块索引表信息备份到外部的存储介质；
SC2、根据区块索引表信息清除回滚的区块所占用磁盘的存储块，将该磁盘的存储块标记为已删除，并更新存储块状态表。
在本实施例中，删除数据需要将链上的数据回滚到分叉的位置，然后再去同步最长链。回滚的过程中清除回滚掉的区块所占用的磁盘存储块的标记，对于原有存储块本身的数据不进行删除。
被标记为已删除的存储块在写入新数据时不会被分配，若使用被标注为已删除的数据块，则需要***管理员手动清理已删除的存储块的空间，清理过程是将已删除的数据块重新标注为未使用。
所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行恢复操作的方法具体为：
将备份的区块索引表信息写入磁盘，并更新存储块状态表。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，通过基于区块数据存储格式对磁盘***进行格式化，设定基于磁盘存储块的磁盘存储格式，提高大数据应用场景下磁盘读写的性能解决了常规的磁盘存储方法在大数据应用场景下磁盘读写的性能较差的问题。
本发明按照柱面优先的原则写入数据的切片，通过并行化读写数据，提高了分布式账本的读和写的效率，解决了常规区块链大数据应用，面对网络异常时无法正常工作的情况以及存储服务器数据会丢失的问题，提高了链上数据加载和检索的效率，在此机制下磁盘产生碎片文件的概率大大降低。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明的技术特征的数量。因此，限定由“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
Claims (9)
1.一种基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、组装磁盘矩阵的磁盘***，获取磁盘矩阵信息并对磁盘***进行基于区块数据存储格式的格式化；
S2、通过格式化后的磁盘***进行数据的写入、读取、删除和恢复操作，完成基于区块链大数据应用的磁盘存储。
2.根据权利要求1所述的基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，其特征在于，所述S1包括以下分步骤：
S11、组装磁盘矩阵的磁盘***，并将其接入服务器中；
S12、获取磁盘矩阵信息，根据磁盘矩阵信息生成数据结构，并计算数据结构中存储块总数；
S13、将数据结构写入到磁盘***的磁盘；
S14、将已使用的存储块和未使用的存储块在存储块状态表中进行标注，完成磁盘***格式化。
3.根据权利要求2所述的基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，其特征在于，所述S12中，磁盘矩阵信息包括磁盘矩阵中所有磁盘的盘面、柱面、磁道、扇区和单个扇区大小；
所述数据结构包括存储块数量、存储块大小、区块高度索引、区块高度索引位置、存储块状态表位置、版本号和磁盘说明字段。
4.根据权利要求3所述的基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，其特征在于，所述S13具体为：
将数据结构从磁盘***的磁盘的第一个存储块开始写入，从第二个存储块开始记录存储块的使用状态，直至数据结构中所有数据均写入存储块中。
5.根据权利要求1所述的基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，其特征在于，所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行写入操作的方法具体为：
SA1、设置10GB的缓存，数据写入缓存；
SA2、当缓存使用量超过60%时，从缓存中获取写入数据；
SA3、获取磁盘***中所有磁盘柱面大小，根据磁盘柱面大小对写入数据进行分片，得到写入数据的切片；
SA4、将写入数据的切片按照柱面优先的原则写入到对应的磁盘，并更新磁盘的排序，完成磁盘***的数据写入操作。
6.根据权利要求5所述的基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，其特征在于，所述SA3中，根据磁盘柱面大小对写入数据进行分片的方法具体为：
将磁盘矩阵中的磁盘按照磁盘柱面大小进行降序排序，当磁盘空间小于存储空间阈值时，将该磁盘从磁盘排序中删除，根据磁盘排序将写入数据进行分片，得到写入数据的切片；
所述SA4中，将写入数据的切片按照柱面优先的原则写入到对应的磁盘的方法具体为：
将同一写入数据的切片写入同一柱面对应磁盘的存储块中。
7.根据权利要求1所述的基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，其特征在于，所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行读取操作的方法具体为：
SB1、接收数据读取请求，并将其存入命令缓存队列；
SB2、当命令缓存队列中待读取的数据超过最低数据量阈值时，从磁盘***的磁盘中并行读取数据。
8.根据权利要求1所述的基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，其特征在于，所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行删除操作的方法具体为：
SC1、将待回滚的区块索引表信息备份到外部的存储介质；
SC2、根据区块索引表信息清除回滚的区块所占用磁盘的存储块，将该磁盘的存储块标记为已删除，并更新存储块状态表。
9.根据权利要求8所述的基于区块链大数据应用的磁盘存储方法，其特征在于，所述S2中，通过格式化后的磁盘***进行恢复操作的方法具体为：
将备份的区块索引表信息写入磁盘，并更新存储块状态表。
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