本發(fā)明涉及一種共享文件系統(tǒng)，特別是涉及一種基于塊存儲的分布式共享文件系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于云計算的催生，服務(wù)器的計算能力不再拘泥于單節(jié)點，由集群節(jié)點組成的計算池提供虛擬化、云桌面等業(yè)務(wù)的載體成為主流。但計算池與數(shù)據(jù)的載體存儲結(jié)合形式多種多樣，并不統(tǒng)一且存在諸多問題?；趬K存儲的分布式共享文件系統(tǒng)的誕生解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)的中諸多缺陷：一，無法實多節(jié)點同時掛載并讀寫。二，掛載方式繁瑣，需通過iscsi協(xié)議掛載到節(jié)點(中轉(zhuǎn)節(jié)點)后，格式化成本地文件系統(tǒng)，export成NFS或cifs等傳統(tǒng)共享文件系統(tǒng)后掛載到多節(jié)點(集群中的計算節(jié)點)實現(xiàn)共享功能。三，中轉(zhuǎn)節(jié)點存在單點故障問題，出現(xiàn)宕機，則影響整個集群中計算節(jié)點對存儲的訪問。四，中轉(zhuǎn)節(jié)點存在性能瓶頸，所有的數(shù)據(jù)讀寫都必須經(jīng)過中轉(zhuǎn)節(jié)點轉(zhuǎn)換后最終寫入存儲，中轉(zhuǎn)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)接口，cpu,內(nèi)存等配置，就會成為瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于塊存儲的分布式共享文件系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)多點同時掛載，掛載方式簡單，無需中轉(zhuǎn)節(jié)點，集群中的節(jié)點直接掛載塊存儲后由分布式共享文件系統(tǒng)實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)功能，不存在單點故障問題，集群中任意節(jié)點宕機對集群系統(tǒng)無影響，各集群中的計算節(jié)點可以直接訪問共享存儲，實現(xiàn)高性能并行讀寫。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種基于塊存儲的分布式共享文件系統(tǒng)，其包括元數(shù)據(jù)模塊、集群管理模塊、節(jié)點管理器、存儲心跳線、網(wǎng)絡(luò)心跳線、文件系統(tǒng)隔離模塊、分布式鎖管理模塊、用戶空間和內(nèi)核空間接口、標準文件系統(tǒng)接口，元數(shù)據(jù)模塊負責元數(shù)據(jù)在各節(jié)點之間同步，由于各個節(jié)點并行讀寫數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)數(shù)量龐大，因此元數(shù)據(jù)必須做到快速同步才能達到數(shù)據(jù)共享的目的；集群管理模塊分布于各個掛載節(jié)點，主要用于集群管理，由于分布式共享文件系統(tǒng)是集群文件系統(tǒng)，因此會出現(xiàn)多個節(jié)點同時掛載同一個文件系統(tǒng)的情況，實現(xiàn)文件系統(tǒng)的管理功能；節(jié)點管理器對配置文件中所有節(jié)點進行的監(jiān)控，通過系統(tǒng)工具將配置文件里的信息通過文件系統(tǒng)接口加載到內(nèi)核中，保持內(nèi)核和用戶態(tài)的一致性；存儲心跳線用于檢測自身及其余節(jié)點與存儲設(shè)備之間的連接是否正常，當節(jié)點掛載文件系統(tǒng)時，掛載工具會通過文件系統(tǒng)接口進行用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)之間的信息傳遞，進而啟動一個存儲心跳進程，該進程每兩秒讀一次與其余節(jié)點的存儲心跳，同時寫一次自身節(jié)點的存儲心跳，一定時間內(nèi)不能讀寫存儲心跳，則會被文件系統(tǒng)隔離，隔離后元數(shù)據(jù)不再去同步此節(jié)點；網(wǎng)絡(luò)心跳線用于檢測自身與其他節(jié)點之間的管理網(wǎng)絡(luò)連接是否正常，當節(jié)點加載集群服務(wù)時，自身節(jié)點會啟動傳輸控制協(xié)議監(jiān)聽線程，監(jiān)聽是否此時有節(jié)點與其建立數(shù)據(jù)通信連接，當節(jié)點掛載文件系統(tǒng)時，會先檢測到其余已掛載文件系統(tǒng)上節(jié)點的存儲心跳，然后分別與其建立數(shù)據(jù)通信連接，進而每兩秒會發(fā)送網(wǎng)絡(luò)心跳包，并進行元數(shù)據(jù)同步，一定時間內(nèi)無法發(fā)送網(wǎng)絡(luò)心跳包，則同樣會通過文件系統(tǒng)隔離機制將其隔離，隔離后元數(shù)據(jù)不再去同步此節(jié)點；文件系統(tǒng)隔離模塊根據(jù)心跳線返回結(jié)果將文件系統(tǒng)內(nèi)部的故障節(jié)點進行隔離，保障文件系統(tǒng)內(nèi)部的正常節(jié)點操作正常；分布式鎖管理模塊采用分布式的文件共享管理，每一個文件的擁有者可以是不同節(jié)點，而不是固定為一個節(jié)點，每一個文件對應(yīng)一個鎖資源，節(jié)點先打開并讀取這個文件，該節(jié)點則會成為該鎖資源的所有者；用戶空間和內(nèi)核空間接口用于用戶空間與內(nèi)核空間數(shù)據(jù)傳輸交流，用戶空間的數(shù)據(jù)通過用戶空間和內(nèi)核空間接口傳入到內(nèi)核空間中，同時內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)通過用戶空間和內(nèi)核空間接口導(dǎo)出到用戶空間；標準文件系統(tǒng)接口是系統(tǒng)默認接口，用于將文件寫入磁盤空間。

優(yōu)選地，所述節(jié)點管理器中的配置文件被用戶改變后節(jié)點管理器需要卸載再重新加載，其內(nèi)核中的內(nèi)容才能生效。

優(yōu)選地，所述鎖資源的所有者對鎖資源對應(yīng)的文件加鎖，其余節(jié)點對所有者請求加鎖，加鎖成功后對該鎖資源進行讀取和操作。

優(yōu)選地，所述元數(shù)據(jù)模塊、集群管理模塊、分布式鎖管理模塊、用戶空間和內(nèi)核空間接口、標準文件系統(tǒng)接口依次連接。

本發(fā)明的積極進步效果在于：本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多點同時掛載，掛載方式簡單，無需中轉(zhuǎn)節(jié)點，集群中的節(jié)點直接掛載塊存儲后由分布式共享文件系統(tǒng)實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)功能，不存在單點故障問題，集群中任意節(jié)點宕機對集群系統(tǒng)無影響，各集群中的計算節(jié)點可以直接訪問共享存儲，實現(xiàn)高性能并行讀寫。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1所示，本發(fā)明基于塊存儲的分布式共享文件系統(tǒng)包括元數(shù)據(jù)模塊、集群管理模塊、節(jié)點管理器、存儲心跳線、網(wǎng)絡(luò)心跳線、文件系統(tǒng)隔離模塊、分布式鎖管理模塊、用戶空間和內(nèi)核空間接口、標準文件系統(tǒng)接口，元數(shù)據(jù)模塊負責元數(shù)據(jù)在各節(jié)點之間同步，由于各個節(jié)點并行讀寫數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)數(shù)量龐大，因此元數(shù)據(jù)必須做到快速同步才能達到數(shù)據(jù)共享的目的；集群管理模塊分布于各個掛載節(jié)點，主要用于集群管理，由于分布式共享文件系統(tǒng)是集群文件系統(tǒng)，因此會出現(xiàn)多個節(jié)點同時掛載同一個文件系統(tǒng)的情況，實現(xiàn)文件系統(tǒng)的管理功能；節(jié)點管理器對配置文件中所有節(jié)點進行的監(jiān)控，通過系統(tǒng)工具將配置文件里的信息通過文件系統(tǒng)接口加載到內(nèi)核中，保持內(nèi)核和用戶態(tài)的一致性；存儲心跳線用于檢測自身及其余節(jié)點與存儲設(shè)備之間的連接是否正常，當節(jié)點掛載文件系統(tǒng)時，掛載工具會通過文件系統(tǒng)接口進行用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)之間的信息傳遞，進而啟動一個存儲心跳進程，該進程每兩秒讀一次與其余節(jié)點的存儲心跳，同時寫一次自身節(jié)點的存儲心跳，一定時間內(nèi)不能讀寫存儲心跳，則會被文件系統(tǒng)隔離，隔離后元數(shù)據(jù)不再去同步此節(jié)點；網(wǎng)絡(luò)心跳線用于檢測自身與其他節(jié)點之間的管理網(wǎng)絡(luò)連接是否正常，當節(jié)點加載集群服務(wù)時，自身節(jié)點會啟動傳輸控制協(xié)議監(jiān)聽線程，監(jiān)聽是否此時有節(jié)點與其建立數(shù)據(jù)通信連接，當節(jié)點掛載文件系統(tǒng)時，會先檢測到其余已掛載文件系統(tǒng)上節(jié)點的存儲心跳，然后分別與其建立數(shù)據(jù)通信連接，進而每兩秒會發(fā)送網(wǎng)絡(luò)心跳包，并進行元數(shù)據(jù)同步，一定時間內(nèi)無法發(fā)送網(wǎng)絡(luò)心跳包，則同樣會通過文件系統(tǒng)隔離機制將其隔離，隔離后元數(shù)據(jù)不再去同步此節(jié)點；文件系統(tǒng)隔離模塊根據(jù)心跳線返回結(jié)果將文件系統(tǒng)內(nèi)部的故障節(jié)點進行隔離，保障文件系統(tǒng)內(nèi)部的正常節(jié)點操作正常；分布式鎖管理模塊采用分布式的文件共享管理，每一個文件的擁有者可以是不同節(jié)點，而不是固定為一個節(jié)點，每一個文件對應(yīng)一個鎖資源，節(jié)點先打開并讀取這個文件，該節(jié)點則會成為該鎖資源的所有者；用戶空間和內(nèi)核空間接口用于用戶空間與內(nèi)核空間數(shù)據(jù)傳輸交流，用戶空間的數(shù)據(jù)通過用戶空間和內(nèi)核空間接口傳入到內(nèi)核空間中，同時內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)通過用戶空間和內(nèi)核空間接口導(dǎo)出到用戶空間；標準文件系統(tǒng)接口是系統(tǒng)默認接口，用于將文件寫入磁盤空間。

節(jié)點管理器中的配置文件被用戶改變后節(jié)點管理器需要卸載再重新加載，其內(nèi)核中的內(nèi)容才能生效。

鎖資源的所有者對鎖資源對應(yīng)的文件加鎖，其余節(jié)點對所有者請求加鎖，加鎖成功后對該鎖資源進行讀取和操作。

元數(shù)據(jù)模塊、集群管理模塊、分布式鎖管理模塊、用戶空間和內(nèi)核空間接口、標準文件系統(tǒng)接口依次連接，這樣方便連接。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有下述有益效果：

(1)排除了單點故障，增強了整體集群的可靠性；

(2)去除中間轉(zhuǎn)換節(jié)點，消除存儲訪問的網(wǎng)絡(luò)瓶頸，大大提升數(shù)據(jù)讀寫性能；

(3)實現(xiàn)塊存儲訪問的共享化，使得傳統(tǒng)企業(yè)塊存儲在云計算等業(yè)務(wù)中得到更好的利用。

綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多點同時掛載，掛載方式簡單，無需中轉(zhuǎn)節(jié)點，集群中的節(jié)點直接掛載塊存儲后由分布式共享文件系統(tǒng)實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)功能，不存在單點故障問題，集群中任意節(jié)點宕機對集群系統(tǒng)無影響，各集群中的計算節(jié)點可以直接訪問共享存儲，實現(xiàn)高性能并行讀寫。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。