[发明专利]一种基于区块链的文件系统

权利要求书

1.一种基于区块链的文件系统，其特征在于，包括主控服务器、备用服务器、多个区块链服务器以及多个客户端；

所述主控服务器和备用服务器均包括区块生成模块、区块链服务器管理模块、服务调度模块和主备容灾模块；

所述区块生成模块用于将多个文件的数据存储在一个文件区块中，并为区块内的文件建立索引；为每个文件区块拥有唯一的ID，为若干文件生成文件ID，生成的文件区块发往区块链服务器，并暴露给用户使用；

所述区块链服务器管理模块用于集中管理区块链服务器，所述区块链服务器管理模块集中管理区块链服务器的方式为：通过轮询区块链服务器或由区块链服务器报告心跳的方式实现，在接收到客户端写请求时，主控服务器需要根据各个区块链服务器的负载信息选择一组区块链服务器为其服务；当主控服务器发现有区块链服务器宕机时，需要对一些副本数不足的文件执行复制计划；当有新的区块链服务器加入集群或是某个区块链服务器上负载过高，主控服务器根据需要执行副本迁移计划；

所述服务调度模块用于服务来自客户端和区块链服务器的请求，服务模型使用线程池，由单独的线程接受请求，并将其加入到任务队列中，而线程池中的线程则从任务队列中不断的取出任务进行处理；

所述主备容灾模块为主备服务器提供一个虚拟IP提供服务，并实现主备服务器数据同步，当备用服务器检测到主控服务器宕机时，接管主控服务器的资源及服务；

所述区块链服务器包括数据本地存储模块、状态维护模块、副本管理模块；

所述数据本地存储模块负责文件数据在本地的持久化存储；支持文件的创建和删除，不支持更新；

所述状态维护模块用于将自己的状态以心跳包的方式周期性的报告给主控服务器，使得主控服务器知道自己是否正常工作；所述心跳包包括区块链服务器当前的负载状况、CPU、内存、磁盘IO、磁盘存储空间、网络IO、进程资源；

所述副本管理模块实现将文件存储多个副本到区块链服务器上，具体实现通过P2P网络方式，主控服务器向全网广播新的文件区块进行写数据；

所述客户端包括接口模块和缓存模块；

所述接口模块通过文件系统提供的接口来读写文件；

所述客户端缓存模块用于将元信息进行缓存，数据根据业务特性缓存在本地内存或磁盘；缓存替换算法是LRU或随机替换。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的文件系统，其特征在于，所述文件区块是构成区块链的节点；所述文件区块包括魔法数、区块大小、区块头、文件数量、文件内容；所述区块头对整个区块链起决定作用，所述区块头包括版本、前一区块的Hash、Merkle根、时间戳。

3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的文件系统，其特征在于，所述区块链服务器管理模块在分配区块链服务器时，分配方法有随机选取、时间片轮转、低负载优先。

4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的文件系统，其特征在于，所述区块链服务器管理模块在分配区块链服务器时还将服务器的部署作为参考，也根据客户端的信息，将分配的区块链服务器按照与客户端的远近排序，使得客户端优先选取离自己近的区块链服务器进行数据存取。

5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的文件系统，其特征在于，所述主控服务器数据同步到备用服务器采用异步方式，即先暂存客户端的请求信息，追加至操作日志，后台线程重放日志到备用服务器。

6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的文件系统，其特征在于，在所述区块链服务器上，在挂载目录上有多个物理区块，物理区块以文件的形式存在磁盘上，并在区块链服务器部署前预先分配，以保证后续的访问速度和减少碎片产生，所述区块链服务器采用EXT4文件系统。

7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的文件系统，其特征在于，所述物理区块由主区块和扩展区块组成，所述扩展区块用于大文件操作。