[发明专利]一种自精简存储系统数据一致性管理方法

权利要求书

1.一种自精简存储系统数据一致性管理方法，其特征在于设计了数据块管理的元数据结构和元数据存储结构的实现方案，其中

元数据结构包括：

（1）B+Tree数据结构的改进结构；

（2）应用B+Tree的改进数据结构实现的增加数据块映射、删除数据块映射和修改数据块映射操作；

（3）B+Tree的改进数据结构中非叶节点的活动域与非活动域的判定方式；

根据不同的分配策略将元数据分散到存储系统中所有RAID中，通过B+Tree等方式组织管理，同时元数据在不同RAID中做交叉备份；

元数据存储结构包括：（1）元数据跨所有RAID的存储和备份；（2）应用元数据存储结构的存储系统扩容缩容操作；

在元数据组织的B+Tree中，增加B+Tree 每个非叶子节点的空间在原有B+Tree数据结构基础上，将每个非叶节点的空间扩大一倍，并划分为活动域和非活动域两部分，其中活动域中存储映射B+Tree节点的数据，即(key, value)键值对；而非活动域中根据不同策略可存储活动域数据的副本，也可存储最近一次节点修改前的数据对节点的修改在节点的非活动域进行，节点的修改完成后，活动域和非活动域进行交换每个非叶节点在分配时起始地址以节点大小对齐；

每个非叶节点都包含活动域和非活动域，两者大小相等，地址空间相邻，非叶节点起始地址以节点大小对齐；叶子节点是指向数据块的指针；非叶节点中活动域与非活动域是通过父节点指向当前节点的指针决定的；称节点中地址相邻的两个空间为A域和B域，其中A域的起始地址是节点的起始地址；由于非叶节点的地址以节点大小对齐，则若父节点中指向当前节点的指针所存储的地址为A域起始地址，同时也为当前节点起始地址，则A域为活动域，B域为非活动域；反之若父节点中指向当前节点的指针所存储的地址为B域起始地址，此时该地址不能以节点大小对齐，则A域为非活动域，B域为活动域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述B+Tree数据结构的改进结构设计，为原有B+Tree数据结构中非叶节点分配额外空间，使得改进后的非叶节点空间大小为原来两倍，并且节点起始地址以节点大小对齐；节点空间划分成相邻的活动域和非活动域，活动域用于正常的元数据查询操作；非活动域用于存储活动域副本或前一次操作历史记录。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述应用B+Tree数据结构的改进结构实现的数据块管理操作，在进行自精简数据块的映射操作时，将B+Tree改进结构的节点中活动域中数据复制到非活动域，所有修改节点中数据的操作在节点的非活动域进行，当节点中数据修改完毕后，修改指向存在数据修改的各节点的指针，使其指向各节点原来的非活动域，将存有修改后的数据的各节点非活动域变为活动域，原来的各节点活动域变为非活动域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述元数据跨所有RAID的存储和备份，将各RAID中存储元数据的元数据空间划分为两个大小相同，地址相邻的元数据活动空间和元数据非活动空间；元数据中数据量较小的数据结构，即超级块在存储系统中每个RAID元数据活动空间中存放一份相同副本；而对于数据量较大的数据结构，即元数据映射B+Tree、元数据位图B+Tree和数据位图B+Tree，根据负载均衡策略分散到每个RAID元数据活动空间中，各RAID存放元数据的一部分，在RAID中的元数据非活动空间存放元数据活动空间的副本；同时，在各RAID中按照一定策略存放其它两个RAID中元数据的副本。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述应用元数据存储结构的存储系统扩容和缩容操作，在扩容和缩容操作时，首先同步元数据活动空间和元数据非活动空间，之后根据元数据分散策略修改各RAID中元数据非活动空间，最后转换各RAID的元数据非活动空间为活动空间，启用新的元数据完成扩容缩容操作。