[发明专利]一种云端异构存储系统及其数据副本管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种云端异构存储系统及其数据副本管理方法，属于分布式数据存储与数据管理技术领域。

背景技术

随着Internet技术的快速发展，互联网上的数据如海啸般迎面扑来，单纯的同构环境处理数据的能力变得越来越不能满足数据处理的需求；作为目前两种典型的网络计算模式，云计算和对等计算技术分别侧重于利用集群服务器端的资源和网络边缘节点的资源。考虑到经济效应，云服务器高昂的价格决定了其数量的有限性，访问过于频繁便会出现服务器端的瓶颈问题；而纯对等计算环境下，每一个节点的地位都是一样的，每个节点的承受能力基本相同导致没有负责节点，整体系统的管理比较复杂。

随着数据的海量增加，分布式存储系统的负担越来越重。考虑到云服务器与端节点的特点，如果能够更加充分利用网络中集群服务器和边缘节点上的存储资源，并使两者互联互通融合于一个云端异构存储系统中，并结合有效的数据副本管理策略，则可有效避免服务器端性能瓶颈与单点失效问题，从而有效缓解系统负载压力。有研究者近期提出了一种PA_Cloud存储架构[沈静波.基于P2P和云计算的动态内容管理研究[D].合肥：中国科学技术大学，2011.4]，其基本思想是通过利用P2P技术在服务提供商的核心云外延构建由用户节点构成的扩展云结构，实现了一部分的负载转嫁，降低了云端服务器的负载。但是文中并没有将核心层中云节点进行有效的角色分工，而是笼统的构建成了Chord环，这样一来并不能在用户提出数据块访问请求时迅速地定位到此数据块的所有数据副本存储地址和存储节点的属性信息以便快递选择目标节点进行访问；同样在数据块创建时也不能很迅速的选择出数据块的管理节点。而对于扩展云中的用户节点，文中提出的架构并没有有效的管理扩展云中的节点，在对扩展云中的节点提出访问请求时不能迅速定位到目前负载较小的端节点进行访问。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种云端异构存储系统及其数据副本管理方法，可有效避免服务器端性能瓶颈与单点失效问题，缓解系统负载压力。

本发明具体采用以下技术方案：

一种云端异构存储系统，包括核心层、云内层、边缘层，所述核心层为管理云节点SN，云内层为普通云节点CN，边缘层为边缘节点PN；所述SN、CN、PN相互之间通过网络进行信息交互；SN用于存储数据块的元数据信息以及所有CN的属性信息，并对所有CN进行管理；CN用于存储与管理数据块及数据块副本信息，各CN分别负责管理一组PN，每个CN存储与管理其所管理的PN的信息；PN只作为存储节点，存储和管理本地的数据副本及数据副本属性信息。

如上所述云端异构存储系统的数据副本管理方法，包括副本创建、副本访问以及数据清除；所述副本创建具体如下：

步骤1、SN接收到用户发出的数据块存储请求后，首先选择剩余容量最大的一个CN作为该数据块的管理节点，并将该数据块从用户端上传并部署到选定的CN，作为该数据块的第一个副本，然后更新SN所保存的相应信息；

步骤2、SN根据该数据块的重要性确定部署在其它CN上的该数据块的副本数量n，n为大于等于1的整数，数据块的重要性越高，n的值越大；

步骤3、SN从除数据块的管理节点以外的其它CN中选择剩余容量最大的n个CN并将所选定的这n个CN的信息传给该数据块的管理节点，所选择的n个CN中包括该数据块的管理节点的备份节点；该数据块的管理节点复制该数据块的副本并分别部署至这n个CN；部署完成后，SN、该数据块的管理节点以及这n个CN分别更新各自所保存的相应信息；

步骤4、该数据块的管理节点根据该数据块的重要性确定部署在PN上的该数据块的副本数量m，并从自身所管理的可用的PN中选择剩余容量最大的m个PN；m为大于等于1的整数，数据块的重要性越高，m的值越大；

步骤5、被选中的m个PN分别在本地部署该数据块的副本；部署完成后，该数据块的管理节点、所选中的m个PN分别更新各自所保存的相应信息；

步骤6、该数据块的管理节点的备份节点更新自身所保存的相应信息。

进一步地，所述副本访问具体如下：

步骤1、SN接收到用户发出的数据块访问请求后，首先查找该数据块的管理节点，然后通过该数据块的管理节点确定该数据块的所有副本及相应的存储节点；