[發(fā)明專利]一種基于區(qū)塊鏈的文件系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910035139.2
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109756573B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)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(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

本發(fā)明公開了一種基于區(qū)塊鏈的文件系統(tǒng)，包括主控服務器、備用服務器、多個區(qū)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(qū)塊生成模塊、區(qū)塊鏈服務器管理模塊、服務調(diào)度模塊和主備容災模塊；所述區(qū)塊鏈服務器包括數(shù)據(jù)本地存儲模塊、狀態(tài)維護模塊、副本管理模塊；所述客戶端包括接口模塊和緩存模塊。本發(fā)明主要從區(qū)塊鏈技術架構出發(fā)，結合區(qū)塊鏈系統(tǒng)的基本原理，實現(xiàn)了基于區(qū)塊鏈的文件系統(tǒng)，并保證了文件存儲的全生命周期的真實性、完整性和不可篡改性。另外增加了主備服務器，提高了系統(tǒng)的可用性；采用固定區(qū)塊大小的方案，提升了文件存取的性能。

技術領域

本發(fā)明涉及互聯(lián)網(wǎng)技術領域，尤其涉及一種基于區(qū)塊鏈的文件系統(tǒng)。

背景技術

隨著現(xiàn)代社會從工業(yè)時代過渡到信息時代，信息技術的發(fā)展以及人類生活的智能化帶來數(shù)據(jù)的爆炸性增長，數(shù)據(jù)正成為世界上最有價值的資源。根據(jù)物理存儲形態(tài)，數(shù)據(jù)存儲可分為集中式存儲與分布式存儲兩種。集中式存儲以傳統(tǒng)存儲陣列(傳統(tǒng)存儲)為主，分布式存儲(云存儲)以軟件定義存儲為主。傳統(tǒng)存儲一向以可靠性高、穩(wěn)定性好，功能豐富而著稱，但與此同時，傳統(tǒng)存儲也暴露出橫向擴展性差、價格昂貴、數(shù)據(jù)連通困難等不足，容易形成數(shù)據(jù)孤島，導致數(shù)據(jù)中心管理和維護成本居高不下。分布式存儲：將數(shù)據(jù)分散存儲在網(wǎng)絡上的多臺獨立設備上，一般采用標準x86服務器和網(wǎng)絡互聯(lián)，并在其上運行相關存儲軟件，系統(tǒng)對外作為一個整體提供存儲服務。總之，分布式文件存儲，不僅提高了存儲空間的利用率，還實現(xiàn)了彈性擴展，降低了運營成本，避免了資源浪費，更適合未來的數(shù)據(jù)爆炸時代場景。

在傳統(tǒng)分布式文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲解決方案，歸根結底是將大問題劃分為小問題。大量的文件，均勻分布到多個區(qū)塊鏈服務器上后，每個區(qū)塊鏈服務器存儲的文件數(shù)量就少了，另外通過使用大文件存儲多個小文件的方式，總能把單個區(qū)塊鏈服務器上存儲的文件數(shù)降到單機能解決的規(guī)模；對于很大的文件，將大文件劃分成多個相對較小的片段，存儲在多個區(qū)塊鏈服務器上（目前，很多本地文件系統(tǒng)對超大文件的支持已經(jīng)不存在問題了，如ext3文件系統(tǒng)使用4k區(qū)塊時，文件最大能到4T，EXT4能支持更大的文件，只是受限于磁盤的存儲空間）。

理論上，分布式文件系統(tǒng)可以只有客戶端和多個區(qū)塊鏈服務器組成，客戶端根據(jù)文件名決定將文件存儲到哪個區(qū)塊鏈服務器，但一旦有區(qū)塊鏈服務器失效時，問題就變得復雜，客戶端并不知道區(qū)塊鏈服務器宕機的消息，仍然連接它進行數(shù)據(jù)存取，導致整個系統(tǒng)的可靠性極大的降低，而且完全有客戶端決定數(shù)據(jù)分配時非常不靈活的，其不能根據(jù)文件特性制定不同的分布策略。因此迫切的需要能知道各個區(qū)塊鏈服務器的服務狀態(tài)區(qū)塊鏈服務器的狀態(tài)管理，主流的方式可分為分散式和集中式兩種方式，前者是讓多個區(qū)塊鏈服務器相互管理，如每個服務器向其他所有的服務器發(fā)送心跳信息，但這種方式開銷較大，控制不好容易影響到正常的數(shù)據(jù)服務，而且工程實現(xiàn)較為復雜；后者是指通過一個獨立的服務器（如上圖中的主控服務器）來管理區(qū)塊鏈服務器，每個服務器向其匯報服務狀態(tài)來達到集中管理的目的，但這種方式又帶來單點問題，若主控服務器出現(xiàn)問題，導致整個文件存儲系統(tǒng)不可用。

在文件本地的持久化存儲，最簡單的方式是將客戶每個文件數(shù)據(jù)分配到一個單獨的區(qū)塊鏈服務器上作為一個本地文件存儲，但這種方式并不能很好的利用分布式文件系統(tǒng)的特性。

另外，傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈服務器針對文件更新，更新前的文件會被刪除，無法保存歷史版本。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于區(qū)塊鏈的文件系統(tǒng)，實現(xiàn)基于區(qū)塊鏈分布式文件存儲，并保證文件存儲的全生命周期的真實性、完整性和安全性；另外增加了主備服務器，提高系統(tǒng)的可用性；采用固定區(qū)塊大小的方案，提升文件存取的性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

一種基于區(qū)塊鏈的文件系統(tǒng)，包括主控服務器、備用服務器、多個區(qū)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(qū)塊生成模塊、區(qū)塊鏈服務器管理模塊、服務調(diào)度模塊和主備容災模塊；