[发明专利]一种云环境下可扩展存储索引结构的实现方法

权利要求书

1.一种云环境下可扩展存储索引结构的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、主从式的可扩展存储索引的两层结构

整个存储索引结构分为上下两层，上层为全局索引，由全局索引服务器负责管理，下层为多个局部索引，每个局部索引由一个局部索引服务器负责管理；

对待索引的数据集进行切分，按照平均的原则，分成包含等量数据的数据子集，划分的数据子集的个数与局部索引服务器相等；然后，划分好的数据子集与下层索引服务器一一对应，并在各下层索引服务器中以SkipList为基础建立局部索引，下层索引服务器将数据子集的各个数据分别存放到局部索引的各个结点中，完成局部索引的建立；

在局部索引建立完成的基础上，各局部索引挑选桩结点作为自己索引范围的“代表”发布到上层的全局索引中；发布时，抽取发布的桩结点的元数据发送到上层的全局索引服务器中，元数据包括：索引的键，局部索引服务器IP地址，局部索引服务器磁盘物理块号，以达到减轻上层索引的内存开销和存储更多结点的目的；全局索引服务器接收到下层各局部索引发布的元数据后，通过SkipList的形式将这些元数据作为全局索引结点组织成一个全局索引，在逻辑上将下层各独立的局部索引关联起来，维持了索引空间的整体一致性；

（2）、发布元数据结点的调整

局部索引向全局索引发布桩结点的元数据进行关联后，各局部索引会根据预估的收益，判断是否要继续往局部索引的下一层级进行发布：

如果往局部索引的下一层级进行发布，云存储系统的查询速度变化率为正向，并且大全局索引服务器的内存占用变化率，则将局部索引的下一层级结点的元数据发布到上层的全局索引中，否则，不往下一层级进行发；

（3）、查询

3.1）、单键值查询

a1、由上层的全局索引服务器作为处理查询的入口，首先，在全局索引中查询到待查询键的全局索引结点；a2、根据全局索引中查询到的全局索引结点，定位到下层具体的某一个局部索引服务器上，将查询操作转移给该局部索引服务器继续处理；a3、局部索引服务器执行查询操作，查询本机负责的局部索引，找到待查键对应的数据后，直接返回给查询请求发起端；

3.2）、范围查询

b1、按照单键值查询的方式，以待查询键的区间的下界为键，找到具体某一个局部索引中对应的结点；b2、找到的结点为起点，顺序向后遍历并缓存查询到的数据，直到找到待查询键的区间的上界为止，然后将所有找到的数据返回给查询请求发起端。

2.根据权利要求1所述的可扩展存储索引结构的实现方法，其特征在于，还包括局部索引的分裂过程：

以欲进行分裂处理的局部索引S₁的桩结点为起始结点x，从高度i开始找到右边第一个高度等i+1的结点wall(x,i)，i为分裂因子，是分裂位置的层高；

以结点wall(x,i)为界，将局部索引S₁前半部分指向结点wall(x,i)结点的后继指针修改为NULL，即从局部索引S₁中删除后半部分的结点；

以结点wall(x,i)为界，将后半部分的结点发送给局部索引S₂，逐个插入到局部索引S₂中，即S₂为接收S₁分裂出来的后半部分数据的局部索引。

前半部分即局部索引S₁继续保留在原索引服务器中，而后半部分即局部索引S₂可以选择存储到一台新的局部索引服务器，或是迁移到已有的负载较轻的局部索引服务器上。

3.根据权利要求1所述的可扩展存储索引结构的实现方法，其特征在于，所述的如果往局部索引的下一层级进行发布，云存储系统的查询速度变化率为正向，并且大于全局索引服务器的内存占用变化率，则将局部索引的下一层级结点的元数据发布到上层的全局索引中，否则，不往下一层级进行发布为：

设Q_old为局部索引发布下一层结点元数据之前，索引结构整体的查询速度，Q_new为局部索引发布下一层结点数据之后，预估的索引结构整体的查询速度；将局部索引发布到下一层，则发布之后的索引结构整体查询速度变化率为：

Aquery=Qnew-QoldQold]]>

与索引结构整体查询速度变化率为A_query的定义方法相同，定义全局服务器内存占用变化率为A_{men_load}，则下层的局部索引向上层的全局索引发布结点元数据的阈值定义如下：