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TW201807603A - 分散式資料存取系統及方法 - Google Patents

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TW201807603A
TW201807603A TW105128761A TW105128761A TW201807603A TW 201807603 A TW201807603 A TW 201807603A TW 105128761 A TW105128761 A TW 105128761A TW 105128761 A TW105128761 A TW 105128761A TW 201807603 A TW201807603 A TW 201807603A
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羅正偉
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鴻海精密工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種分散式資料存取系統，包括複數伺服器、分割模組、設置模組、第一建立模組及第二建立模組。分割模組用於將一伺服器所包含的SSD分割成若干分割區。設置模組用於設置若干分割區中的一分割區為本地分割區供該伺服器使用，設置其餘分割區為遠端分割區供其餘伺服器使用。第一建立模組用於將該伺服器的本地分割區及其餘伺服器分享給該伺服器的遠端分割區建立成一區塊裝置。第二建立模組用於將區塊裝置與該伺服器所包含的HDD作配對並建立一邏輯存儲裝置，以對邏輯存儲裝置進行資料存取。本發明還提供一種分散式資料存取方法。

Description

分散式資料存取系統及方法
本發明涉及資料存儲領域，尤其涉及一種分散式資料存取系統及方法。
由於近年來大量增加的存儲需求，許多儲存裝置，如小型的NAS（Network Attached Storage、網路附加存儲）受限於缺乏足夠的橫向可擴充性，已經無法滿足如此大的資料儲存量，因而大家逐漸將研究焦點轉移到分散式儲存系統。分散式儲存系統可以透過網路將為數眾多的伺服器上之硬碟裝置彼此串接，形成一大型的儲存系統。透過分散式儲存系統的管理，可以容易的藉由增加伺服器與硬碟的數量來增加整個系統的儲存容量與I/O輸送量，而不用受限於傳統儲存裝置的容量與I/O上限。而現有的分散式儲存系統存在如下缺陷：由於用戶端對每台伺服器的儲存需求不同，這會使得某些伺服器面臨I/O爆沖而超載，而其他伺服器的可能尚未滿載，進而讓整個分散式儲存系統的效能與使用率降低。
鑒於以上內容，有必要提供一種分散式資料存取方法，其可以均衡每個伺服器的SSD(Solid State Drive、固態硬碟)可用存儲空間，又可以最大化資料存取速度及效率。
本發明一實施方式提供一種分散式資料存取方法，用於包含複數伺服器的分散式資料存取系統中，該等伺服器藉由網路進行連接，所述分散式資料存取方法包括以下步驟：
將一伺服器所包含的一SSD分割成若干分割區；
設置所述若干分割區中的一分割區為本地分割區，以供所述伺服器使用，設置其餘分割區為遠端分割區，並藉由網路分享給其餘伺服器掛載使用；
將所述伺服器的本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的遠端分割區建立成一區塊裝置；及
將所述區塊裝置與所述伺服器所包含的HDD(Hard Disk Drive，硬碟)作配對並建立成一邏輯存儲裝置，以對所述邏輯存儲裝置進行資料存取操作。
優選地，所述若干分割區的數量與該等伺服器的數量相等。
優選地，所述將本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的遠端分割區建立成一區塊裝置的步驟包括：
利用Zettabyte 檔案系統(Zettabyte File System, ZFS)演算法將所述伺服器的本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的分割區建立成一具有ZFS模式的區塊裝置。
優選地，所述將所述區塊裝置與所述伺服器所包含的HDD作配對並建立成一邏輯存儲裝置的步驟包括：
將所述伺服器所包含的HDD建立成一磁碟陣列；及
將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對並建立成一邏輯存儲裝置。
優選地，所述將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對並建立成一邏輯存儲裝置的步驟包括：
藉由一快閃記憶體緩存模組將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對，並建立成一邏輯存儲裝置。
本發明一實施方式還提供一種分散式資料存取系統，包括複數藉由網路連接的伺服器，所述分散式資料存取系統還包括：
分割模組，用於將一伺服器所包含的一SSD分割成若干分割區；
設置模組，用於設置所述若干分割區中的一分割區為本地分割區，以供所述伺服器使用，設置其餘分割區為遠端分割區，並藉由網路分享給其餘伺服器掛載使用；
第一建立模組，用於將所述伺服器的本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的遠端分割區建立成一區塊裝置；及
第二建立模組，用於將所述區塊裝置與所述伺服器所包含的HDD作配對並建立成一邏輯存儲裝置，以對所述邏輯存儲裝置進行資料存取操作。
優選地，所述若干分割區的數量與該等伺服器的數量相等。
優選地，所述第一建立模組用於藉由ZFS演算法將所述伺服器的本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的遠端分割區建立成一具有ZFS模式的區塊裝置。
優選地，所述第二建立模組還用於將所述伺服器所包含的HDD建立成一磁碟陣列，再將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對並建立成一邏輯存儲裝置。
優選地，所述第二建立模組用於藉由一快閃記憶體緩存模組將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對。
與現有技術相比，上述分散式資料存取系統及方法，將複數伺服器的SSD進行分割並與伺服器中的HDD形成邏輯存儲裝置，不僅可以均衡每個伺服器的SSD存儲空間，又可以最大化資料存取速度及效率。
圖1是本發明分散式資料存取系統的一較佳實施方式的一模組方框圖。
圖2是本發明分散式資料存取系統的另一較佳實施方式的一模組方框圖。
圖3是本發明分散式資料存取系統的一較佳實施方式的一環境圖。
圖4是本發明分散式資料存取方法的一較佳實施方式的一流程圖。
請參閱圖1-3，本發明的一較佳實施方式提供一分散式資料存取系統100。
分散式資料存取系統100可以藉由網路將為數眾多的伺服器上的HDD（Hard disk drive, 硬碟）彼此串接，形成一大型的儲存系統。分散式資料存取系統100包括複數藉由網路連接的伺服器1a、1b、1c。每個伺服器1a、1b、1c各自配置有一個SSD（Solid State Drive, 固態硬碟）及複數HDD。在本實施方式中以三個伺服器為例，伺服器的數量不做限制，優選為兩個以上的伺服器。每個伺服器1a、1b、1c包含的HDD數量以四個為例，HDD數量不做限制。優選為一個以上的HDD。
分散式資料存取系統100還包括分割模組2、設置模組3、第一建立模組4及第二建立模組5。以下將以伺服器1a為例來描述本分散式資料存取系統100的原理。
分割模組2用於將伺服器1a所包含的SSD分割成若干分割區。在本實施方式中，若干分割區的數量優選與伺服器的數量相等，故分割模組2用於將伺服器1a所包含的SSD分割成為三個分割區。
設置模組3用於將分割模組2分割的若干分割區中的一分割區設置為本地分割區，以供伺服器1a使用，將其餘分割區設置為遠端分割區，並藉由網路分享給其餘伺服器1b、1c掛載使用。由於本實施方式是以三個分割區為例，故可以將第一分割區設置為本地分割區，供伺服器1a使用，將第二分割區及第三分割區設置為遠端分割區，並藉由網路分別分享給伺服器1b及伺服器1c掛載使用。
第一建立模組4用於建立一區塊裝置，所述區塊裝置由伺服器1a的本地分割區及其餘伺服器1b、1c分別分享給伺服器1a的遠端分割區建立而成。其中，伺服器1b會分享給伺服器1a一遠端分割區，伺服器1c同樣會分享給伺服器1a一遠端分割區。
第二建立模組5用於將第一建立模組4建立的區塊裝置與伺服器1a所包含的HDD作配對並建立成一邏輯存儲裝置，以對新建立的邏輯存儲裝置進行資料存取操作。由於新建立的邏輯存儲裝置會使用切割出來的SSD分割區當成下層硬碟的讀寫快取空間。並使用這些新建立的邏輯存儲裝置代替HDD當成分散式資料存取系統100的基本儲存裝置，而由於SSD的速度是HDD的數倍到數十倍快，因此這些使用SSD當成讀寫快取空間的邏輯存儲裝置可以大幅提升存取速度。
同樣的，對伺服器1b、1c進行上述處理，在此不再詳述。
在本發明一實施方式中，對於伺服器而言，SSD本地分割區的存取速度大於遠端分享到的SSD分割區的存取速度。第一建立模組4優選藉由ZFS演算法將伺服器1a的本地分割區及其餘伺服器1b、1c分享給伺服器1a的分割區建立成一具有ZFS模式的區塊裝置。該具有ZFS模式的區塊裝置會將伺服器1a的本地分割區當成第一優先順序快取通路，而將其他從遠端伺服器1b、1c分享到的SSD分割區當成第二優先順序快取通路。這樣可以使得當有資料需要寫入任意一邏輯存儲裝置時，資料會優先寫入到SSD本地分割區，當SSD本地分割區寫滿了之後才會寫到遠端分享到的SSD分割區，藉由該種方式可以避免複數伺服器SSD空間不均衡，又可以最大程度利用SSD本地分割區的存取速度優勢，提高資料存取效率。
在本發明一實施方式中，由於伺服器1a包含四個HDD，第二建立模組5還用於將伺服器1a所包含的四個HDD建立成一磁碟陣列，再將第一建立模組4建立的區塊裝置與磁碟陣列作配對並建立成邏輯存儲裝置。第二建立模組5優選藉由一快閃記憶體緩存模組6將區塊裝置與磁碟陣列作配對，從而完成建立邏輯存儲裝置(Device Mapper device)。該快閃記憶體緩存模組6可以包含有Flashcache套裝軟體。
請參閱圖4，本發明的一較佳實施方式提供一分散式資料存取方法300。
本分散式資料存取方法300可以使用在圖1或者圖2中的分散式資料存取系統100中。分散式資料存取方法300包括以下步驟：
步驟S300，分割模組2將伺服器1a所包含的SSD分割成若干分割區。其中，若干分割區的數量優選與伺服器的數量相等。
步驟S302，設置模組3將分割模組2分割的若干分割區中的一分割區設置為本地分割區，以供伺服器1a使用，將其餘分割區設置為遠端分割區，並藉由網路分享給其餘伺服器1b、1c掛載使用。
步驟S304，第一建立模組4用於將伺服器1a的本地分割區及其餘伺服器1b、1c分享給伺服器1a的遠端分割區建立成一區塊裝置。
步驟S306，第二建立模組5用於將第一建立模組4建立的區塊裝置與伺服器1a所包含的HDD作配對並建立成一邏輯存儲裝置，以對新建立的邏輯存儲裝置進行資料存取操作。
由於SSD本地分割區的存取速度大於遠端分享到的SSD分割區的存取速度。在步驟S304中，第一建立模組4優選藉由ZFS演算法將伺服器1a的本地分割區及其餘伺服器1b、1c分享給伺服器1a的遠端分割區建立成一具有ZFS模式的區塊裝置。該具有ZFS模式的區塊裝置會將伺服器1a的本地分割區當成第一優先順序快取通路，而將其他從遠端伺服器1b、1c分享過來的SSD分割區當成第二優先順序快取通路。
在本發明一實施方式中，步驟S306具體地包括：第二建立模組5將伺服器1a所包含的複數HDD建立成一磁碟陣列，再藉由一快閃記憶體緩存模組6將第一建立模組4建立的區塊裝置與該磁碟陣列作配對，從而完成建立邏輯存儲裝置。其中，快閃記憶體緩存模組6可以包含有臉譜公司所開發的Flashcache套裝軟體。
上述分散式資料存取系統及方法，將複數伺服器的SSD進行分割並與伺服器中的HDD形成邏輯存儲裝置，不僅可以均衡每個伺服器的SSD存儲空間，又可以最大化資料存取速度及效率。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧分散式資料存取系統
1a、1b、1c‧‧‧伺服器
2‧‧‧分割模組
3‧‧‧設置模組
4‧‧‧第一建立模組
5‧‧‧第二建立模組
6‧‧‧快閃記憶體緩存模組
無
100‧‧‧分散式資料存取系統
1a、1b、1c‧‧‧伺服器
2‧‧‧分割模組
3‧‧‧設置模組
4‧‧‧第一建立模組
5‧‧‧第二建立模組

Claims (10)

  1. 一種分散式資料存取方法，用於包含複數伺服器的分散式資料存取系統中，該等伺服器藉由網路進行連接，所述分散式資料存取方法包括以下步驟：
    將一伺服器所包含的一SSD分割成若干分割區；
    設置所述若干分割區中的一分割區為本地分割區，以供所述伺服器使用，設置其餘分割區為遠端分割區，並藉由網路分享給其餘伺服器掛載使用；
    將所述伺服器的本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的遠端分割區建立成一區塊裝置；及
    將所述區塊裝置與所述伺服器所包含的HDD作配對並建立成一邏輯存儲裝置，以對所述邏輯存儲裝置進行資料存取操作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之分散式資料存取方法，其中所述若干分割區的數量與該等伺服器的數量相等。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之分散式資料存取方法，其中所述將本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的遠端分割區建立成一區塊裝置的步驟包括：
    利用ZFS演算法將所述伺服器的本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的遠端分割區建立成一具有ZFS模式的區塊裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之分散式資料存取方法，其中所述將所述區塊裝置與所述伺服器所包含的HDD作配對並建立成一邏輯存儲裝置的步驟包括：
    將所述伺服器所包含的HDD建立成一磁碟陣列；及
    將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對並建立成一邏輯存儲裝置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之分散式資料存取方法，其中所述將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對並建立成一邏輯存儲裝置的步驟包括：
    藉由一快閃記憶體緩存模組將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對，並建立成一邏輯存儲裝置。
  6. 一種分散式資料存取系統，包括複數藉由網路連接的伺服器，所述分散式資料存取系統還包括：
    分割模組，用於將一伺服器所包含的一SSD分割成若干分割區；
    設置模組，用於設置所述若干分割區中的一分割區為本地分割區，以供所述伺服器使用，設置其餘分割區為遠端分割區，並藉由網路分享給其餘伺服器掛載使用；
    第一建立模組，用於將所述伺服器的本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的遠端分割區建立成一區塊裝置；及
    第二建立模組，用於將所述區塊裝置與所述伺服器所包含的HDD作配對並建立成一邏輯存儲裝置，以對所述邏輯存儲裝置進行資料存取操作。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之分散式資料存取系統，其中所述若干分割區的數量與該等伺服器的數量相等。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之分散式資料存取系統，其中所述第一建立模組用於藉由ZFS演算法將所述伺服器的本地分割區及其餘伺服器分享給所述伺服器的遠端分割區建立成一具有ZFS模式的區塊裝置。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之分散式資料存取系統，其中所述第二建立模組還用於將所述伺服器所包含的HDD建立成一磁碟陣列，再將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對並建立成一邏輯存儲裝置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之分散式資料存取系統，其中所述第二建立模組用於藉由一快閃記憶體緩存模組將所述區塊裝置與所述磁碟陣列作配對。
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