[發明專利]一種基于區塊鏈的文件系統

有效

• 申請號: 201910035139.2
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109756573B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 姬明佳;周育仲
• 申請（專利權）人: 蘇州鏈讀文化傳媒有限公司
• 主分類號: H04L67/1097
• 分類號: H04L67/1097;H04L67/1095;H04L67/104;H04L41/0663
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

1.一種基于區塊鏈的文件系統，其特征在于，包括主控服務器、備用服務器、多個區塊鏈服務器以及多個客戶端；

所述主控服務器和備用服務器均包括區塊生成模塊、區塊鏈服務器管理模塊、服務調度模塊和主備容災模塊；

所述區塊生成模塊用于將多個文件的數據存儲在一個文件區塊中，并為區塊內的文件建立索引；為每個文件區塊擁有唯一的ID，為若干文件生成文件ID，生成的文件區塊發往區塊鏈服務器，并暴露給用戶使用；

所述區塊鏈服務器管理模塊用于集中管理區塊鏈服務器，所述區塊鏈服務器管理模塊集中管理區塊鏈服務器的方式為：通過輪詢區塊鏈服務器或由區塊鏈服務器報告心跳的方式實現，在接收到客戶端寫請求時，主控服務器需要根據各個區塊鏈服務器的負載信息選擇一組區塊鏈服務器為其服務；當主控服務器發現有區塊鏈服務器宕機時，需要對一些副本數不足的文件執行復制計劃；當有新的區塊鏈服務器加入集群或是某個區塊鏈服務器上負載過高，主控服務器根據需要執行副本遷移計劃；

所述服務調度模塊用于服務來自客戶端和區塊鏈服務器的請求，服務模型使用線程池，由單獨的線程接受請求，并將其加入到任務隊列中，而線程池中的線程則從任務隊列中不斷的取出任務進行處理；

所述主備容災模塊為主備服務器提供一個虛擬IP提供服務，并實現主備服務器數據同步，當備用服務器檢測到主控服務器宕機時，接管主控服務器的資源及服務；

所述區塊鏈服務器包括數據本地存儲模塊、狀態維護模塊、副本管理模塊；

所述數據本地存儲模塊負責文件數據在本地的持久化存儲；支持文件的創建和刪除，不支持更新；

所述狀態維護模塊用于將自己的狀態以心跳包的方式周期性的報告給主控服務器，使得主控服務器知道自己是否正常工作；所述心跳包包括區塊鏈服務器當前的負載狀況、CPU、內存、磁盤IO、磁盤存儲空間、網絡IO、進程資源；

所述副本管理模塊實現將文件存儲多個副本到區塊鏈服務器上，具體實現通過P2P網絡方式，主控服務器向全網廣播新的文件區塊進行寫數據；

所述客戶端包括接口模塊和緩存模塊；

所述接口模塊通過文件系統提供的接口來讀寫文件；

所述客戶端緩存模塊用于將元信息進行緩存，數據根據業務特性緩存在本地內存或磁盤；緩存替換算法是LRU或隨機替換。

2.根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈的文件系統，其特征在于，所述文件區塊是構成區塊鏈的節點；所述文件區塊包括魔法數、區塊大小、區塊頭、文件數量、文件內容；所述區塊頭對整個區塊鏈起決定作用，所述區塊頭包括版本、前一區塊的Hash、Merkle根、時間戳。

3.根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈的文件系統，其特征在于，所述區塊鏈服務器管理模塊在分配區塊鏈服務器時，分配方法有隨機選取、時間片輪轉、低負載優先。

4.根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈的文件系統，其特征在于，所述區塊鏈服務器管理模塊在分配區塊鏈服務器時還將服務器的部署作為參考，也根據客戶端的信息，將分配的區塊鏈服務器按照與客戶端的遠近排序，使得客戶端優先選取離自己近的區塊鏈服務器進行數據存取。

5.根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈的文件系統，其特征在于，所述主控服務器數據同步到備用服務器采用異步方式，即先暫存客戶端的請求信息，追加至操作日志，后臺線程重放日志到備用服務器。

6.根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈的文件系統，其特征在于，在所述區塊鏈服務器上，在掛載目錄上有多個物理區塊，物理區塊以文件的形式存在磁盤上，并在區塊鏈服務器部署前預先分配，以保證后續的訪問速度和減少碎片產生，所述區塊鏈服務器采用EXT4文件系統。

7.根據權利要求6所述的一種基于區塊鏈的文件系統，其特征在于，所述物理區塊由主區塊和擴展區塊組成，所述擴展區塊用于大文件操作。