[发明专利]一体化云存储系统及其存储方法

权利要求书

1.一种一体化云存储系统的存储方法，其特征在于：

一体化云存储系统，包括交换机(1)，所述交换机(1)与元数据主服务器(2)以及一个以上的存储数据服务器(4)相连接，所述元数据主服务器(2)负责管理文件系统，所述交换机(1)为元数据主服务器(2)与各存储数据服务器(4)之间的网络通讯建立连接，所述存储数据服务器(4)负责存储用户的实际数据；所述交换机(1)、元数据主服务器(2)以及一个以上的存储数据服务器(4)构成一体化云存储系统的存储服务层；

所述交换机(1)与网络(5)相连接，Linux系统服务器(6)和Windows系统服务器(7)与所述网络(5)相连接，所述网络(5)、Linux系统服务器(6)和Windows系统服务器(7)构成一体化云存储系统的应用服务层；

一个以上的用户终端(8)与所述网络(5)相连接，所述用户终端(8)构成一体化云存储系统的用户层，是整个一体化云存储系统的存储方案中存储资源的提供者；所述的交换机(1)为各服务器间的网络通讯建立连接；

所述存储服务层还包括与交换机(1)相连的元数据备份服务器(3)，元数据备份服务器(3)是元数据服务器(2)的镜像，负责当元数据主服务器(2)异常时提供恢复的数据及相关日志；

所述交换机(1)通过高速网络数据传输通路与网络(5)相连接，Linux系统服务器(6)和Windows系统服务器(7)通过高速网络数据传输通路与网络(5)相连接；

存储方法包括以下步骤：

步骤1：首先、元数据主服务器(2)通过交换机(1)发出分组指令将存储数据服务器(4)按照预设的分组需求进行分组；然后、当用户终端(8)需要向一体化云存储系统的存储服务层读数据或写数据时，用户终端(8)发送相应的读指令或写指令通过网络(5)操纵高速网络数据传输通路发送到交换机(1)；

步骤2：交换机(1)将接收到的读指令或写指令发送到元数据主服务器(2)中，元数据主服务器(2)通过负载均衡器获取所有存储数据服务器(4)各自的存储状态信息值，再根据存储状态信息值导出对应的存储数据服务器(4)的负载均衡状态值，元数据主服务器(2)将所有的存储数据服务器(4)各自的存储状态信息值和负载均衡状态值通过交换机(1)发送回用户终端(8)，用户终端(8)再按照均衡策略依次通过网络(5)和交换机(1)向对应的存储数据服务器(4)写入使其达到负载均衡的数据，完成写操作；

如果元数据主服务器(2)接收到的是读指令，元数据主服务器(2)将读指令所针对的读取数据在对应的存储数据服务器(4)上的存储信息通过交换机(1)发送回用户终端(8)，用户终端(8)根据所接收的存储信息，通过交换机(1)把对应的存储数据服务器(4)上需要读取的数据传递回用户终端(5)，完成读操作；

具体处理方法包括以下步骤：

步骤(1)，元数据主服务器启动，存储数据服务器上报磁盘容量，判断是否为存储数据服务器首次上报，如果是，则随机生成初始载重Payload<1；否则，更新存储数据服务器磁盘信息；

步骤(2)，客户端请求数据块chunk块，客户端执行动态负载均衡操作，响应客户端请求数据块；

客户端的动态均衡操作包括以下步骤：

步骤(2.1)，计算每个存储数据服务器的Ratio值，Ratio值为当前存储服务的总空间值/存储数据服务器中最大总空间值的比值；

步骤(2.2)，统计有效存储数据服务器个数TotalNum和当前Payload值大于1的有效存储数据服务器个数AvailableNum；

步骤(2.3)，判断请求副本个数Copies是否大于TotalNum，如果大于，则令Copies等于TotalNum；否则执行步骤(2.4)；

步骤(2.4)，判断AvailableNum是否小于Copies，如果是，则将所有有效存储数据服务器当前的Payload值加上Ratio值，并且重新统计当前Payload值大于1的有效存储数据服务器个数AvailableNum，之后继续判断AvailableNum是否小于Copies，如果是继续重复执行步骤(2.4)，否则执行步骤(2.5)；

步骤(2.5)，根据存储数据服务器的Payload值，将存储数据服务器由大到小进行排序，把数据存入Payload值较大的存储数据服务器，同时把被存入数据的存储数据服务器的Payload值减去1.0，处理过程结束；

步骤(3)，开始巡检存储数据服务器，存储数据服务器执行动态负载均衡操作，巡检存储数据服务器结束，元数据主服务器停止；

存储数据服务器的动态均衡操作包括以下步骤：

步骤(3.1)，计算每个存储数据服务器(4)的空间占用率，然后计算所有存储数据服务器(4)的平均空间占用率，最后计算每个存储数据服务器(4)的空间占用率与平均空间占用率的差值；

步骤(3.2)，随机选取空间占用率大于阈值的存储数据服务器(4)作为源存储服务器，随机选取空间占用率小于阈值的存储数据服务器(4)作为目标存储服务器；

步骤(3.3)，判断当前源存储服务器和目标存储服务器的负载是否超过负载阀值，如果超过，则将源存储服务器上的一个数据块移动到目标存储服务器上；

步骤(3.4)，判断是否需要继续执行动态均衡操作，如果需要，则重复执行步骤(3.1)-步骤(3.3)的操作，否则退出。