[發明專利]基于(d,k)摩爾圖的網絡存儲結構的數據存儲方法

有效

• 申請號: 201010142122.6
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101888398A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 王勁林;王玲芳;尤佳莉;鄧浩江
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明涉及信息網絡技術領域，特別涉及一種基于(d，k)摩爾圖的網絡存儲結構的數據存儲方法。

背景技術

目前信息技術領域已經從面向計算為中心的架構，轉向以存儲為中心的架構。這樣的轉變是隨著互聯網絡的逐步發展壯大而日益產生的海量信息產生的，海量信息面臨著處理、存儲、共享等問題。

在數據存儲過程中，為了解決單塊磁盤的數據可靠性和性能問題，人們提出了RAID技術。RAID是“Redundant?Array?of?Independent?Disk”的縮寫，中文意思是獨立冗余磁盤陣列。冗余磁盤陣列技術誕生于1987年，由美國加州大學伯克利分校提出。

簡單地解釋RAID磁盤陣列，就是將N臺硬盤通過RAID?Controller(分硬件、軟件)結合成虛擬單臺大容量的硬盤使用，其特色是N臺硬盤同時讀取，讀取速度得以加快，同時可提供容錯性，所以RAID是當成平時主要訪問數據的存儲而不是數據備份的。

目前的RAID磁盤陣列技術用于單機內嵌控制器的方式，或者外部的單獨磁盤陣列硬件，或者在操作系統中置入軟RAID控制器的方式，這三種實現方法普遍局限于單機或局域網絡范圍內，可以應對單塊磁盤的故障，但不能應對整機硬件或軟件出現故障的情況。

本申請人于2009年5月20日提交的中國專利申請“基于彼特森的網絡存儲結構的數據存儲方法”，彼特森是Peterson的音譯，Peterson圖是由10個節點組成的固定結構，其特點是每個節點的度等于3，任何兩個節點之間的距離不大于2。

但是，當時的研究僅針對Peterson圖這種具體的結構進行的，所提供的技術方案也是基于具體的Peterson圖的網絡結構，在應用上有很大的局限性。

發明內容

本發明的目的在于，為了能在更大的范圍內實現這種高可靠性的數據存儲方法，從而提出在廣域網絡環境下構建基于(d，k)摩爾圖結構的數據存儲方法，由存儲節點構成的強結構規則圖結構，除控制節點外，在其他節點間使用RAID風格的磁盤條帶技術，從而提供一種基于(d，k)摩爾圖的網絡存儲結構的數據存儲方法。本發明的基于(d，k)摩爾圖的網絡存儲結構的數據存儲方法實現了在強結構下廣域網中使用NRAID結構，從而使該網絡既具有傳統RAID的數據可靠性和高性能，又能避免單點問題。

在20世紀80年代后期，隨著分布式系統的日益成熟，同樣由加州大學伯克利分校提出一種無服務器網絡文件系統(xFS)，本發明的目的正是在這種系統中的多臺機器的硬盤之間使用了RAID風格的磁盤條帶技術，我們稱之為NRAID(NetworkRedundent?Array?Independent?Disk)，即網絡冗余磁盤陣列NRAID，網絡冗余磁盤陣列NRAID在網絡環境中進行網絡可靠性存儲。這個系統的使用環境限定在對等的工作站之間，這類似于目前比較流行的對等系統。此后在網絡環境下使用RAID的方式基本上與xFS相同，其他的廣域存儲系統基本上都是分布式文件系統。

上述NRAID技術是在局域網絡環境下使用到磁盤條帶技術，主要是為了加快數據讀取速度(這點類似于本發明中的NRAID0)，沒有數據的校驗等可靠性保證；分布式文件系統為了提高文件的可靠性，采用的是一份數據多次冗余存儲的方法，普遍存在存儲利用率較低的問題，其可靠性依賴于現有的存儲系統(如DAS、NAS或SAN)。

為了實現上述目的，本發明的一種基于(d，k)摩爾圖的網絡存儲結構的數據存儲方法，該方法是在廣域網絡環境下將個存儲節點按照(d，k)摩爾圖的方式形成強結構規則圖結構，并利用多臺網絡主機的磁盤存儲能力，借鑒多種可靠性等級的單機RAID技術的實現方式，實現網絡環境下多種可靠性等級的網絡冗余磁盤陣列NRAID支持的數據存儲；

所述的強結構規則圖結構，以進入基于(d，k)摩爾圖網絡的任意一個存儲節點作為控制節點，其他d+d(d-1)個存儲節點作為該控制節點的鄰居節點，其中，d個為一跳鄰居節點，d(d-1)個為兩跳鄰居節點；所述的控制節點，用于存儲數據的元數據信息，并發出訪問數據的信息；所述的鄰居節點，用于提供數據存儲服務；其中，所述的元數據信息為具體的數據存儲節點的信息。

其中，所述的(d，k)取值與其對應的總的網絡節點數量之間關系的部分取值如下表所示：