[发明专利]一种基于区块链的文件系统

说明书

本发明公开了一种基于区块链的文件系统，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；所述客户端包括接口模块和缓存模块。本发明主要从区块链技术架构出发，结合区块链系统的基本原理，实现了基于区块链的文件系统，并保证了文件存储的全生命周期的真实性、完整性和不可篡改性。另外增加了主备服务器，提高了系统的可用性；采用固定区块大小的方案，提升了文件存取的性能。

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种基于区块链的文件系统。

背景技术

随着现代社会从工业时代过渡到信息时代，信息技术的发展以及人类生活的智能化带来数据的爆炸性增长，数据正成为世界上最有价值的资源。根据物理存储形态，数据存储可分为集中式存储与分布式存储两种。集中式存储以传统存储阵列(传统存储)为主，分布式存储(云存储)以软件定义存储为主。传统存储一向以可靠性高、稳定性好，功能丰富而著称，但与此同时，传统存储也暴露出横向扩展性差、价格昂贵、数据连通困难等不足，容易形成数据孤岛，导致数据中心管理和维护成本居高不下。分布式存储：将数据分散存储在网络上的多台独立设备上，一般采用标准x86服务器和网络互联，并在其上运行相关存储软件，系统对外作为一个整体提供存储服务。总之，分布式文件存储，不仅提高了存储空间的利用率，还实现了弹性扩展，降低了运营成本，避免了资源浪费，更适合未来的数据爆炸时代场景。

在传统分布式文件系统的数据存储解决方案，归根结底是将大问题划分为小问题。大量的文件，均匀分布到多个区块链服务器上后，每个区块链服务器存储的文件数量就少了，另外通过使用大文件存储多个小文件的方式，总能把单个区块链服务器上存储的文件数降到单机能解决的规模；对于很大的文件，将大文件划分成多个相对较小的片段，存储在多个区块链服务器上（目前，很多本地文件系统对超大文件的支持已经不存在问题了，如ext3文件系统使用4k区块时，文件最大能到4T，EXT4能支持更大的文件，只是受限于磁盘的存储空间）。

理论上，分布式文件系统可以只有客户端和多个区块链服务器组成，客户端根据文件名决定将文件存储到哪个区块链服务器，但一旦有区块链服务器失效时，问题就变得复杂，客户端并不知道区块链服务器宕机的消息，仍然连接它进行数据存取，导致整个系统的可靠性极大的降低，而且完全有客户端决定数据分配时非常不灵活的，其不能根据文件特性制定不同的分布策略。因此迫切的需要能知道各个区块链服务器的服务状态区块链服务器的状态管理，主流的方式可分为分散式和集中式两种方式，前者是让多个区块链服务器相互管理，如每个服务器向其他所有的服务器发送心跳信息，但这种方式开销较大，控制不好容易影响到正常的数据服务，而且工程实现较为复杂；后者是指通过一个独立的服务器（如上图中的主控服务器）来管理区块链服务器，每个服务器向其汇报服务状态来达到集中管理的目的，但这种方式又带来单点问题，若主控服务器出现问题，导致整个文件存储系统不可用。

在文件本地的持久化存储，最简单的方式是将客户每个文件数据分配到一个单独的区块链服务器上作为一个本地文件存储，但这种方式并不能很好的利用分布式文件系统的特性。

另外，传统的区块链服务器针对文件更新，更新前的文件会被删除，无法保存历史版本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于区块链的文件系统，实现基于区块链分布式文件存储，并保证文件存储的全生命周期的真实性、完整性和安全性；另外增加了主备服务器，提高系统的可用性；采用固定区块大小的方案，提升文件存取的性能。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于区块链的文件系统，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；