[发明专利]基于块存储的分布式共享文件系统

摘要

本发明公开了一种基于块存储的分布式共享文件系统，其包括元数据模块、集群管理模块、节点管理器、存储心跳线、网络心跳线、文件系统隔离模块、分布式锁管理模块、用户空间和内核空间接口、标准文件系统接口，元数据模块负责元数据在各节点之间同步，由于各个节点并行共享读写数据，因此元数据必须做到快速同步才能达到数据共享的目的。本发明能够实现多点同时挂载，挂载方式简单，无需中转节点，集群中的节点直接挂载块存储后由分布式共享文件系统实现共享数据功能，不存在单点故障问题，集群中任意节点宕机对集群系统无影响，各集群中的计算节点可以直接访问共享存储，实现高性能并行读写。

主权项

一种基于块存储的分布式共享文件系统，其特征在于，其包括元数据模块、集群管理模块、节点管理器、存储心跳线、网络心跳线、文件系统隔离模块、分布式锁管理模块、用户空间和内核空间接口、标准文件系统接口，元数据模块负责元数据在各节点之间同步，由于各个节点并行共享读写数据，因此元数据必须做到快速同步才能达到数据共享的目的；集群管理模块分布于各个挂载节点，主要用于集群管理，由于分布式共享文件系统是集群文件系统，因此会出现多个节点同时挂载同一个文件系统的情况，实现文件系统的管理功能；节点管理器对配置文件中所有节点进行的监控，通过系统工具将配置文件里的信息通过文件系统接口加载到内核中，保持内核和用户态的一致性；存储心跳线用于检测自身及其余节点与存储设备之间的连接是否正常，当节点挂载文件系统时，挂载工具会通过文件系统接口进行用户态与内核态之间的信息传递，进而启动一个存储心跳进程，该进程每两秒读一次与其余节点的存储心跳，同时写一次自身节点的存储心跳，一定时间内不能读写存储心跳，则会被文件系统隔离，隔离后元数据不再去同步此节点；网络心跳线用于检测自身与其他节点之间的管理网络连接是否正常，当节点加载集群服务时，自身节点会启动传输控制协议监听线程，监听是否此时有节点与其建立数据通信连接，当节点挂载文件系统时，会先检测到其余已挂载文件系统上节点的存储心跳，然后分别与其建立数据通信连接，进而每两秒会发送网络心跳包，并进行元数据同步，一定时间内无法发送网络心跳包，则同样会通过文件系统隔离机制将其隔离，隔离后元数据不再去同步此节点；文件系统隔离模块根据心跳线返回结果将文件系统内部的故障节点进行隔离，保障文件系统内部的正常节点操作正常；分布式锁管理模块采用分布式的文件共享管理，每一个文件的拥有者可以是不同节点，而不是固定为一个节点，每一个文件对应一个锁资源，节点先打开并读取这个文件，该节点则会成为该锁资源的所有者；用户空间和内核空间接口用于用户空间与内核空间数据传输交流，用户空间的数据通过用户空间和内核空间接口传入到内核空间中，同时内核空间的数据通过用户空间和内核空间接口导出到用户空间；标准文件系统接口是系统默认接口，用于将文件写入磁盘空间。