[发明专利]一种面向QoS的云存储数据副本存储方法

权利要求书

1.一种面向QoS的云存储数据副本存储方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将不同类别的数据的元数据以循环队列的形式存储在一致性哈希表中，同时为所述元数据分配至少一个副本数据并存储在云存储系统中；

步骤2，根据目标数据的IO请求到达强度λ和服务质量QoS需求，得到系统稳定状态下，副本个数n的下限值n′；

步骤3，根据服务质量QoS需求和系统资源，确定副本个数n的上限值n*；

步骤4，根据所述副本个数n的下限值n′和上限值n*，确定云存储系统中目标数据的副本个数n；

其中，在步骤1和步骤2之间还包括建立关于系统服务质量QoS、IO请求到达强度以及数据副本数目n的数学模型：

假设，系统中对于目标数据有n个副本；用户对目标数据的IO请求按泊松流到达，到达强度为λ；存储节点服务时间为负指数分布，平均服务率为μ，整个系统的平均服务率为nμ；这时，系统中的IO请求队列是一个M/M/k(H/w/v)队列；

根据状态转移生灭过程及系统状态平衡方程，建立IO请求平均响应时间W_q和平均完成时间W_s与IO请求到达强度λ和数据副本数目n的关系函数：

其中，P₀为状态0时的客户端IO请求概率，表示系统配置1个副本时的IO请求到达概率，表示系统配置n个副本时的IO请求到达概率，L_q为队列中IO请求的平均数，L_s系统中所有IO请求的平均数；

所述步骤3，包括：

建立系统IO请求与系统资源的数学模型：

f(n)＝mn+bL_s

其中，f(n)为系统中IO请求所消耗的资源，m为每个IO请求的内存耗费，b为每个IO请求的网络带宽消耗，L_s为系统中所有IO请求的平均数；

利用边界值分析，得到令系统资源f(n)取最小值的最大数据副本个数n*。

2.根据权利要求1所述一种面向QoS的云存储数据副本存储方法，其特征在于，每个所述副本数据以文件为单位存储在云存储系统中的一个存储节点中。

3.根据权利要求1所述一种面向QoS的云存储数据副本存储方法，其特征在于，所述步骤2包括：获取用户IO请求的到达强度λ，根据所述的IO请求平均响应时间W_q和平均完成时间W_s与IO请求到达强度λ和副本数目n的关系函数，计算令系统的IO请求平均响应时间W_q最小的数据副本个数n的最小值n’。

4.根据权利要求1所述一种面向QoS的云存储数据副本存储方法，其特征在于，该方法还包括：采用脏数据预存的数据一致性方法减小数据迁移代价。

5.根据权利要求4所述一种面向QoS的云存储数据副本存储方法，其特征在于，所述脏数据预存的数据一致性方法包括：

根据所述元数据的一致性哈希表，按照副本个数将所述元数据进行分组，建立多个Utime队列，每个所述Utime队列中存储副本个数相同的元数据；

所述Utime队列中的元数据按照IO请求的时间顺序进行排序，最近一次收到IO请求时间距离当前时间最近的元数据位于所述Utime队列的队首，用于记录副本数据的新旧程度；当有写入请求到达时，则将对应的元数据移动至队首；

所述Utime队列还包含一个SYN指针，所述SYN指针指向Utime队列中的一个元数据，所述Utime队列中所述SYN指针指向的元数据之下的元数据为已完成写回操作的元数据；每完成一个元数据的写回，SYN指针上移一位直至达到Utime队列顶部。