[發明專利]一種分布式對象存儲中的邏輯卷實現方法

有效

• 申請號: 202010094573.0
• 申請日: 2020-02-16
• 公開（公告）號: CN111309263B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 周耀輝;劉露
• 申請（專利權）人: 西安奧卡云數據科技有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 劉春

本發明公開了一種分布式對象存儲中的邏輯卷實現方法，按照以下步驟實施：S1、分布式系統節點的后端磁盤組織形式；S2、分布式系統邏輯卷的組織形式。將邏輯卷在內核態的數據處理轉到用戶態來操作完成，減輕了內核的處理壓力，邏輯卷跨多節點管理后端存儲資源的方法，便于擴展。

【技術領域】

本發明屬于信息存儲技術領域，具體涉及一種分布式對象存儲中的邏輯卷實現方法。

【背景技術】

在存儲系統中，邏輯卷(Logical Volume)是由邏輯磁盤形成的虛擬盤，也可稱為磁盤分區。邏輯卷是存儲系統的一種磁盤管理方式，目的是把硬盤空間從物理硬盤的管理方式中跳出來，進行更方便的統一管理分配，邏輯卷可以使用不聯系的硬盤空間也可跨幾個硬盤，也可動態擴展邏輯卷的大小。在傳統存儲系統中，邏輯卷管理都是指的linux的LVM(Logical Volume Manager)邏輯卷管理，其工作原理是邏輯卷是將幾個磁盤分區(物理卷Physical volume)組織起來形成一個大的擴展分區(卷組Volume group)，該擴展分區不能直接用，需要將其劃分成邏輯卷(Logical Volume)才能使用。邏輯卷可以格式化成不同的文件系統，掛載后直接使用，所以邏輯卷是向外提供存儲服務的有效途徑。

LVM在傳統存儲DAS(Direct-Attached Storage)、SAN(Storage Area Network)中管理本節點中的存儲資源，表現出來優秀的特性。當存儲系統發展到了分布式系統的時候，存儲節點成百上千，邏輯卷管理需要跨多個節點才管理每個節點上的后端存儲資源，LVM就已經不合適了。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種分布式對象存儲中的邏輯卷實現方法，旨在解決分布式存儲系統中跨多節點管理后端存儲資源的方法。

本發明采用以下技術方案：一種分布式對象存儲中的邏輯卷實現方法，按照以下步驟實施：

S1、分布式系統節點的后端磁盤組織形式：

每個節點在用戶態將其后端存儲磁盤組織成一個大的虛擬設備；

S2、分布式系統邏輯卷的組織形式：

邏輯卷被劃分成大小相等的邏輯單元，每個邏輯單元就是一個對象，每個對象對應一個對象元數據，對象元數據唯一確定對象的內容和位置，其為二元組結構包括對象邏輯塊號和對象哈希值；

邏輯卷通過默克爾樹管理對象元數據，默克爾樹包括葉子節點和中間節點，葉子節點用于存儲對象的哈希值，葉子節點號為對象的邏輯塊號，中間節點用于存儲的就是以葉子節點哈希值為內容計算出來的哈希值；

邏輯卷的數據讀寫請求會先掛載到對應的內核虛擬塊設備的等待隊列上，用戶態的線程會從內核驅動的等待隊列上獲取io請求，在內核態和用戶態之間進行數據傳遞，在用戶態計算出對象的元數據二元組，更新到默克爾樹的對應葉子節點上。

進一步的，步驟1中虛擬設備的組織形式如下：每個磁盤的頭部會被存入固定大小的設備戳信息，用于指定此磁盤是存儲系統內的有效磁盤；虛擬設備的實際空間的起始地址在每個磁盤設備戳位置大小的位置處，虛擬設備空間會被劃分為三個分區，每個分區都會橫向跨所有磁盤。

進一步的，三個分區具體為：

第一個分區虛擬設備分區表，用于記錄虛擬設備劃分分區的詳細情況，位于每個磁盤的設備戳之后；

第二個分區后端存儲分區，其大小是虛擬設備的98％，用于存儲數據對象，其空間會被劃分成大小相等的區塊，區塊的排序是concat模式；

第三個分區索引交換分區，其大小是虛擬設備的2％，用于存儲數據對象的對象記錄，其空間被劃分成大小相等的塊，塊的排序是stripe模式。