[發明專利]基于分區狀態表和協調節點的副本同步方法

有效

• 申請號: 201310350158.7
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103428288A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 尹建偉;劉柳;鄧水光;李瑩;吳健;吳朝暉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G06F17/30
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及存儲技術領域，具體涉及一種基于分區狀態表和協調節點的副本同步方法。

背景技術

傳統的數據存儲技術將一份數據存儲在一個節點上，需要該數據的用戶都須到同一個節點上讀取它。近年來，隨著互聯網中的用戶對資源的需求量日益增多，網絡容易出現擁塞，而處理能力有限的節點也會因為訪問數量太大而宕機。且傳統的數據存儲技術在可擴展性，高可用性等方面遠遠無法滿足當今的數據存儲需求，20世紀80年代，分布式文件存儲的概念被提出。

分布式文件存儲是指利用分布式技術，通過計算機網絡與節點相連，將網絡中不同節點上的存儲設備通過分布式應用軟件集合起來，由存儲系統統一管理，協同工作，共同對外提供數據存儲和業務，向用戶提供統一的、對象化的訪問接口，屏蔽對物理設備的直接操作和資源管理。分布式文件存儲系統通過分布式的架構，創建多份副本，并將它們合理分布在多個服務器節點上，供用戶存取，利用多臺存儲服務器分擔存儲負荷以及處理訪問請求，可以有效降低節點失效率，減少用戶響應時間。

通過分布式文件存儲，創建多份副本，利用位置服務器定位存儲信息，不但提高了系統的可靠性、可用性和存取效率，可以將各類存儲設備結合使用，提供良好的可擴展的存儲服務。相比傳統的存儲設備，其在擴展性，安全性，可靠性等方面，都有了很大的提升。

然而，由于存在多個副本，會出現副本不同步的問題，即多個副本不一致性，造成不同用戶訪問的結果不一致，導致分布式文件存儲系統可用性和可靠性降低。為了在分布式文件存儲系統中保持副本的一致性，提出了文件副本策略。一方面是維護副本的一致性，提高分布式文件存儲系統的可用性和可靠性。另一方面是提升系統的整體性能。例如通過在存儲服務器中增加副本，讓更多的存儲服務器提供服務，增強系統的負載均衡和擴展能力。

近年來提出了很多的分布式架構下的文件存儲副本管理方案。按照分布式文件系統的架構不同，主要可以分為中心化架構存儲系統的副本管理策略和對稱架構存儲系統的副本管理策略。

（1）中心化架構存儲系統的副本管理策略

在中心化架構的存儲系統中主要采用模擬存儲狀態法、主副本法來實現副本的一致性檢測。模擬存儲狀態法在每個存儲節點中維護文件塊列表，通過心跳與名字節點進行塊信息交換，由名字節點控制副本的同步和復制。主副本法在同一個文件的多個副本中挑選出一個基準副本，所有的寫操作都對主副本進行，并由主副本控制其他副本的同步和復制。

（2）對稱架構存儲系統的副本管理策略

由于中心化架構存在明顯的名字節點瓶頸問題，因此擴展性更好的對稱架構被提出并趨于主流。在對稱架構存儲系統中主要采用存儲節點間“點到點”的副本檢測機制。顧名思義，在“點到點”的副本檢測機制中，存儲節點通過請求其對等的遠端節點上的副本校驗碼和版本號，與本地副本進行比較，若本地副本與遠端副本不一致且遠端副本版本較舊，則本地副本會將本地副本數據推送到對等節點，實現“點到點”的副本同步。

傳統的對稱存儲架構的副本管理策略存在以下不足：

1）重復檢測量大。對于一個每個分區具有3個副本的對稱架構存儲系統，要保證3個副本的一致性，需要3個存儲節點間發送6次消息進行檢測。這種方式雖然易于實現，但占用大量帶寬，降低了系統的總體性能。

2）不一致窗口放大。對于單個存儲節點來說，每一輪副本一致性的檢測都會消耗一定的時間，這個間隔時間會隨著存儲節點上的分區數量的增多而增大，從而導致大量不一致的副本被延遲較久才能檢測，增大了系統的不一致窗口，使得最終一致性的效率較低，用戶極易訪問到不一致的數據。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了基于分區狀態表和協調節點的副本同步方法，避免了重復檢測，且不一致窗口小。

一種基于分區狀態表和協調節點的副本同步方法，所述的副本同步方法應用于對稱架構的分布式文件存儲系統，所述的分布式文件存儲系統包括多個存儲節點和一個協調節點，所述的副本同步方法包括：

（1）初始化

1-1）每個存儲節點上建立分區狀態表，所述的分區狀態表實時記錄相應存儲節點的存儲分區的分區號、分區狀態和版本號，初始化后分區狀態和版本號為空；

所述的分區狀態包括：“完全同步”，“最新”，“同步到遠端”和“更新到本地”四種狀態；

1-2）所述的協調節點將所有分區狀態表匯總并建立分區狀態總表；

（2）發送同步請求