[發明專利]一種具有QoS保證的云存儲平臺

在審

• 申請號: 201410073780.2
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103888516A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 夏純中
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及計算機信息管理的技術領域，具體的說是一種廣域網分布式的云存儲系統，特別涉及其系統連接結構和資源調度方法。

背景技術

隨著云計算技術的不斷普及，用戶對云存儲平臺的數據服務質量（QoS）有著較高的需求。云存儲平臺通常基于廣域網上的多個數據中心構建。然而，不同數據中心之間的網絡連接帶寬和數據中心內存儲系統的處理能力存在差異，會導致云存儲平臺無法像傳統的企業級存儲系統那樣為用戶提供實時、可靠的數據服務。例如，系統會遇到突發的訪問請求高峰，導致局部網絡或全局網絡出現擁塞；此外，廣域網鏈路的可靠性不高，也無法保證平臺服務質量。

對云存儲系統進行QoS調度的目的就是采用資源可控的網絡設備和存儲系統，實現云存儲平臺內網絡流量和系統負載的動態管理，使得管理者能夠有效地控制物理和虛擬網絡的數據流量和路由，防止網絡或系統擁塞導致的服務質量下降，避免鏈路故障帶來的影響，并提升云存儲系統整體吞吐率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有QoS保證云存儲系統，構建一個高可靠、高可用性和高性能的云存儲平臺。云存儲平臺資源控制器監控和評估各個數據中心的網絡流量和存儲系統負載，分配和調度各數據中心內不同QoS級別數據業務的資源，保障各級QoS數據業務的服務質量，并使系統整體資源利用率最優。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種具有QoS保證的云存儲平臺，采用層次式架構管理廣域網上的多個不同級別的數據中心。如圖2所示，包括四個級別的數據中心，一級數據中心只有一個，其它各級數據中心可以有多個;

各級數據中心節點組成一個層次化的樹狀網絡，以第四級數據中心為最小地理覆蓋，將該數據中心及其上級數據中心作為一個虛擬數據中心；

虛擬數據中心用于將同一個數據的副本緩存在虛擬數據中心內的不同數據中心存儲系統上，將數據業務分為三種不同QoS級別;

一級數據中心內安裝全局網絡資源控制器，其它各級數據中心安裝局部網絡資源控制器，向全局資源控制器報告各級數據業務的實時流量情況和訪問負載，全局資源控制器則通過智能調度算法控制云存儲平臺各個數據中心內，不同QoS級別的數據業務流量。

本發明中，數據中心總共分為4級，根據數據中心的規模和級別，由大到小分別為一級、二級、三級和四級數據中心。

本發明中，可按照地理位置分布，劃分包含多個級別數據中心的虛擬數據中心。

同一個數據的副本緩存在虛擬數據中心內的不同數據中心存儲系統上。一級數據中心擁有全部數據副本，它將所有數據副本按地理覆蓋分配到各個二級數據中心，二級數據中心再將數據副本分配到下屬的三級數據中心；

將數據業務分為三種不同QoS級別，分別是一級、二級和三級。三種數據業務對延時的敏感度依次降低，優先級也依次變低。第一級業務優先級最高，要求能夠立即響應；第二級業務優先級為中，允許在一定時間內完成響應；第三級業務優先級最低，當系統繁忙時，可以暫停響應。

用戶通過云存儲平臺接口API，從最快的數據中心下載所需的數據，或通過并行下載，從多個數據中心同時下載數據。

本發明可以顯著改善廣域網云存儲平臺系統負載均衡狀況，提升系統整體吞吐率。通過自動為用戶選取最優的訪問節點，加快用戶的訪問速度，提升用戶數據服務質量。此外，平臺能夠保證在廣域網絡的網絡鏈路或某個數據中心節點發生故障，業務服務無需中斷。

附圖說明

圖1為云存儲內結構和網絡連接示意圖。

圖2為云存儲內各個數據中心層次關系示意圖

圖3為云存儲內資源控制器示意圖。

具體實施方式

采用層次式架構管理廣域網上的多個不同級別的數據中心。如圖1所示，一級數據中心通常把機房設在區域中心地帶，便于網絡覆蓋。一級數據中心在網絡邊界處部署兩臺核心交換機，匯聚各二級數據中心的雙上行鏈路，避免單點故障。

二級數據中心是對一級數據中心的分流，通常機房建于二級區域的中心地帶。二級數據中心采用兩條光纖專線方式接入一級數據中心，以實現業務系統間的高速數據交換。兩條專線既可以通過聚合增加帶寬，也可以實現鏈路冗余。

三級數據中心是對二級數據中心的進一步分流，機房建于二級區域的邊緣地帶，三級數據中心通過光纖專線接入一級數據中心和其上級的二級數據中心。設置兩條專線的作用同樣是為了實現鏈路冗余和負載均衡，同時，二級數據中心作為所管轄三級數據中心的匯聚點。