[发明专利]一种面向QoS的云存储数据副本存储方法

说明书

本发明从云存储数据副本的数目和分布出发，提出一种面向服务质量(QoS)的云存储数据副本存储方法，通过分析云存储系统中数据副本的数目、副本的热度、副本的服务质量、副本的生存时间四者之间的关系，确定了影响服务质量的IO请求到达率与副本数目之间的关系，通过MMk排队和临界值确定云存储系统中数据副本数目和分布，从而达到降低访问时间和提高QoS的目的。

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，具体涉及一种面向QoS的云存储数据副本存储方法。

背景技术

云存储系统需要为用户提供高效的、有服务质量保障的、可扩展的服务。目前云存储系统，如Goole的GFS、亚马逊的S3和微软的Azure等，其结构是将分散于不同地区的数据中心组织起来提供存储服务。

目前，越来越多的互联网应用采用云存储实现其数据存储。然而，对于数据密集型应用，如大规模视频点播，云存储服务质量成为限制其应用的瓶颈。由于用户数量多、数据访问量大、网络环境复杂等原因，为这些应用提供有服务质量保障的数据存取服务成为了云存储系统面临的严峻挑战。从用户终端来看，网络延迟使得云存储系统中数据访问的响应时间较大，用户终端接入点的低带宽使得用户对云存储系统的存取速度较低，云存储的访问开销远远大于用户本地磁盘的访问开销。

一般看来，云存储系统中的数据副本能够承担提高数据可靠性和服务质量的双重任务，用户在访问数据时会选择距离最近、访问速度最快的数据副本访问，数据副本有时也被看做是云存储系统的数据缓存。因此，设计合理的副本策略是云存储服务质量保障的有效手段。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，从云存储数据副本的数目和分布出发，提出一种面向服务质量(QoS)的云存储数据副本存储方法，通过分析云存储系统中数据副本的数目、副本的热度、副本的服务质量、副本的生存时间四者之间的关系，确定了影响服务质量的IO请求到达率与副本数目之间的关系，从而得出各种不同IO请求率下副本的处理方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种面向QoS的云存储数据副本存储方法，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。

本发明的有益效果是：本发明建立了副本的MMK排队模型，在模型中针对服务质量、数据热度、服务时间、数据请求频度进行了分析，并在考虑CPU资源和网络带宽的情况下通过临界值的方法给出了云存储中副本数目的确定方式。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，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。

进一步，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：