[发明专利]基于(d,k)摩尔图的网络存储结构的数据存储方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息网络技术领域，特别涉及一种基于(d，k)摩尔图的网络存储结构的数据存储方法。

背景技术

目前信息技术领域已经从面向计算为中心的架构，转向以存储为中心的架构。这样的转变是随着互联网络的逐步发展壮大而日益产生的海量信息产生的，海量信息面临着处理、存储、共享等问题。

在数据存储过程中，为了解决单块磁盘的数据可靠性和性能问题，人们提出了RAID技术。RAID是“Redundant Array of Independent Disk”的缩写，中文意思是独立冗余磁盘阵列。冗余磁盘阵列技术诞生于1987年，由美国加州大学伯克利分校提出。

简单地解释RAID磁盘阵列，就是将N台硬盘通过RAID Controller(分硬件、软件)结合成虚拟单台大容量的硬盘使用，其特色是N台硬盘同时读取，读取速度得以加快，同时可提供容错性，所以RAID是当成平时主要访问数据的存储而不是数据备份的。

目前的RAID磁盘阵列技术用于单机内嵌控制器的方式，或者外部的单独磁盘阵列硬件，或者在操作系统中置入软RAID控制器的方式，这三种实现方法普遍局限于单机或局域网络范围内，可以应对单块磁盘的故障，但不能应对整机硬件或软件出现故障的情况。

本申请人于2009年5月20日提交的中国专利申请“基于彼特森的网络存储结构的数据存储方法”，彼特森是Peterson的音译，Peterson图是由10个节点组成的固定结构，其特点是每个节点的度等于3，任何两个节点之间的距离不大于2。

但是，当时的研究仅针对Peterson图这种具体的结构进行的，所提供的技术方案也是基于具体的Peterson图的网络结构，在应用上有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于，为了能在更大的范围内实现这种高可靠性的数据存储方法，从而提出在广域网络环境下构建基于(d，k)摩尔图结构的数据存储方法，由存储节点构成的强结构规则图结构，除控制节点外，在其他节点间使用RAID风格的磁盘条带技术，从而提供一种基于(d，k)摩尔图的网络存储结构的数据存储方法。本发明的基于(d，k)摩尔图的网络存储结构的数据存储方法实现了在强结构下广域网中使用NRAID结构，从而使该网络既具有传统RAID的数据可靠性和高性能，又能避免单点问题。

在20世纪80年代后期，随着分布式系统的日益成熟，同样由加州大学伯克利分校提出一种无服务器网络文件系统(xFS)，本发明的目的正是在这种系统中的多台机器的硬盘之间使用了RAID风格的磁盘条带技术，我们称之为NRAID(NetworkRedundent Array Independent Disk)，即网络冗余磁盘阵列NRAID，网络冗余磁盘阵列NRAID在网络环境中进行网络可靠性存储。这个系统的使用环境限定在对等的工作站之间，这类似于目前比较流行的对等系统。此后在网络环境下使用RAID的方式基本上与xFS相同，其他的广域存储系统基本上都是分布式文件系统。

上述NRAID技术是在局域网络环境下使用到磁盘条带技术，主要是为了加快数据读取速度(这点类似于本发明中的NRAID0)，没有数据的校验等可靠性保证；分布式文件系统为了提高文件的可靠性，采用的是一份数据多次冗余存储的方法，普遍存在存储利用率较低的问题，其可靠性依赖于现有的存储系统(如DAS、NAS或SAN)。

为了实现上述目的，本发明的一种基于(d，k)摩尔图的网络存储结构的数据存储方法，该方法是在广域网络环境下将个存储节点按照(d，k)摩尔图的方式形成强结构规则图结构，并利用多台网络主机的磁盘存储能力，借鉴多种可靠性等级的单机RAID技术的实现方式，实现网络环境下多种可靠性等级的网络冗余磁盘阵列NRAID支持的数据存储；

所述的强结构规则图结构，以进入基于(d，k)摩尔图网络的任意一个存储节点作为控制节点，其他d+d(d-1)个存储节点作为该控制节点的邻居节点，其中，d个为一跳邻居节点，d(d-1)个为两跳邻居节点；所述的控制节点，用于存储数据的元数据信息，并发出访问数据的信息；所述的邻居节点，用于提供数据存储服务；其中，所述的元数据信息为具体的数据存储节点的信息。

其中，所述的(d，k)取值与其对应的总的网络节点数量之间关系的部分取值如下表所示：