[发明专利]一种基于纠删码集群存储系统的局部式数据更新方法

说明书

技术领域

本发明属于数据存储领域，更具体地，涉及一种基于纠删码集群存储系统的局部式数据更新方法。

背景技术

近年来，多址传输已成为互联网的一个重要组成成分，大型软件通过互联网传送给众多用户时要求用多址传输或广播传输。这些传输必须是完全可靠的，同时要有小的网络开销和支持众多各类用户的随机访问。达成这种目的需要借助一种编码的方法，即把传输的k比特的原数据编码为n(n＞k)比特的数据后发送出去，若接受方接受到足够量的数据，则运用适当的译码方法就可恢复k个比特的源数据，称这种码为前向纠错码，或称纠删码。

正是因为纠删码的这种高容错特性，其被广泛应用于大规模的集群存储系统之中。如图1所示，纠删码集群存储系统的磁盘被划分为k个数据节点和m个校验节点(k+m＝n为总节点数)。其中k个数据节点存放的数据块为原始的数据，m个校验节点存放的数据块是经过特定矩阵运算出来的校验数据，其中，k+m个数据块组成的集合称之为条带。这样便保证了即使集群中m个任意节点发生故障的情况下，系统都能够做出正确的相应并且能够自我从故障中恢复。

然而，现有纠删码集群存储系统存在着以下问题：对于数据更新的策略只采用简单的更新管理器来进行管理，并没有对消耗的网络带宽及数据更新的耗时进行足够的优化；此外，由于纠删码的编码特性，当有数据更新时除了影响到自身数据节点的更新，也要对所有的校验节点更新，如果按照传统的更新方式，即在客户端读数据，计算出新的数据再写回，需要频繁的进行网络传输，则使得数据的更新很大程度受到网络带宽的影响，也就影响到了整个系统的响应时间和带宽损耗。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于纠删码集群存储系统的局部式数据更新方法，其能够在只有小型数据更新的情况下有效地提高系统的响应时间，并能有效减小带宽的消耗，减小更新服务器的负载，从而提高系统性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于纠删码集群存储系统的局部式数据更新方法，包括以下步骤：

(1)接收用户发出的对数据D₀的更新请求，并根据更新请求将数据D₀更新为D₀’；

(2)将更新后的数据D₀’发送到待更新的数据节点；

(3)待更新的数据节点从本地磁盘读取数据D₀到内存中；

(4)利用等式P_j^*＝a_j，0*(D₀’-D₀)在待更新的数据节点的内存中计算出所有m个冗余节点需要的临时数据块集合{P₀^*，P₁^*，...，P_m-1^*}，其中j＝0，...，m-1，P_j^*表示第j个冗余节点所需要的临时数据块，a_j，0表示纠删码的生成矩阵第j行第0列的元素；

(5)数据节点将更新后的数据D₀’写入本地磁盘；

(6)数据节点将m个临时数据块通过网络并行发送至m个冗余节点上；

(7)第j个冗余节点从本地磁盘读取原始的冗余数据P_j，并利用接收到的临时数据块P_j^*以及等式P_j’＝P_j^*+P_j计算出新的校验数据P_j’，其中j＝0，...，m-1；

(8)第j个冗余节点将计算得到的校验数据P_j’写到本地磁盘上，并向数据节点发送更新完毕的信号；

(9)重复步骤(7)和(8)，直到所有m个冗余节点都处理完毕为止；

(10)数据节点接收完所有冗余节点发送的更新完毕的信号后，向纠删码集群存储系统发送更新完毕的信号。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

(1)节约带宽，减少了由更新带来的写回操作(即缩短了更新链)，有效减少了数据在网络中的传输，节约了带宽；