CN111880932A - 一种基于多网口的数据存储方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多网口的数据链路建立方法及装置，获取存储节点信息；根据网口地址列表，选择传输速率最高的多个同类型的网口建立数据链路；其中，建立数据链路的方法为：获取每个网口的已建立数据链路的数量，并与数量最少且状态为在线的网口建立数据链路；重复执行建立数据链路步骤，直至该存储节点上数据链路数量达到数据链路上限值，完成与该存储节点之间的数据链路建立；本发明通过获取存储节点的节点信息，可以从中选择性能最高的网口建立数据链路，并且根据网口的已建立数据链路的数量，可以实现在多个网口之间建立的数据链路数量相同，实现多网口之间的负载均衡，提升存储网络的数据存储效率，降低网络延时。
Description
技术领域
本发明属于数据存储技术领域，尤其涉及一种基于多网口的数据存储方法及装置。
背景技术
传统的网络存储系统采用集中的存储服务器存放所有数据，存储服务器成为系统性能的瓶颈，也是可靠性和安全性的焦点，不能满足大规模存储应用的需要。分布式网络存储系统采用可扩展的系统结构，利用多台存储服务器分担存储负荷，利用位置服务器定位存储信息，它不但提高了系统的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展。
随着存储技术的发展，逐步出现了多网口存储技术，即在客户端与服务器端之间进行存储时，通过多个网口并行存储，进而提升数据存储效率。但是，在进行多个网口并行存储的过程中，难以实现多网口之间的负载均衡，导致系统利用率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多网口的数据存储方法及装置，在数据传输过程中实现多网口之间的负载均衡，提升数据存储效率。
本发明采用以下技术方案：一种基于多网口的数据链路建立方法，包括以下步骤：
获取存储节点信息；其中，存储节点信息中包括该存储节点的数据链路上限值以及网口地址列表；
根据网口地址列表，选择传输速率最高的多个同类型的网口建立数据链路；
其中，建立数据链路的方法为：获取每个网口的已建立数据链路的数量，并与数量最少且状态为在线的网口建立数据链路；
重复执行建立数据链路步骤，直至该存储节点上数据链路数量达到数据链路上限值，完成与该存储节点之间的数据链路建立。
进一步地，选择传输速率最高的网口建立数据链路还包括：
当传输速率最高的多个同类型的网口的状态均为非在线时，按照传输速率由高到低的顺序遍历该存储节点的其他类型的网口，并建立数据链路。
进一步地，当建立数据链路失败时：
重复向该网口建立数据链路，并记录建立次数；
当建立次数达到建立次数上限时，将该网口的状态设置为可能离线状态，并断开该网口上的已经建立的数据链路；
将该网口的状态设置为离线状态。
进一步地，获取存储节点信息之前还包括获取存储节点列表；
其中，存储节点列表通过存储系统中的管理节点建立，建立方法为：
获取每个存储节点的节点信息；其中，节点信息包括数据链路上限值、已经建立的数据链路数量、节点网口地址列表和节点连接池；
汇总每个存储节点的节点信息，生成存储节点列表。
进一步地，将该网口的状态设置为离线状态后，还包括：
当为离线状态的网口变化为在线状态后；
断开所有未被使用的数据链路；
重新建立与存储节点之间的数据链路。
本发明的另一种技术方案：一种基于多网口的数据链路建立装置，包括：
获取模块，用于获取存储节点信息；其中，存储节点信息中包括该存储节点的数据链路上限值以及网口地址列表；
选择模块，用于根据网口地址列表，选择传输速率最高的多个同类型的网口建立数据链路；
其中，建立数据链路的方法为：获取每个网口的已建立数据链路的数量，并数量最少且状态为在线的网口建立数据链路；
重复执行模块，用于重复执行建立数据链路步骤，直至该存储节点上数据链路数量达到数据链路上限值，完成与该存储节点之间的数据链路建立。
进一步地，选择传输速率最高的多个同类型的网口建立数据链路还包括：
遍历模块，用于当传输速率最高的网口的状态均为非在线时，按照传输速率由高到低的顺序遍历该存储节点的其他类型的网口，并建立数据链路。
进一步地，当建立数据链路失败时：
重复建立模块，用于重复向该网口建立数据链路，并记录建立次数；
状态设置模块，用于当建立次数达到建立次数上限时，将该网口的状态设置为可能离线状态，并断开该网口上的已经建立的数据链路；
将该网口的状态设置为离线状态。
本发明的另一种技术方案：一种基于多网口的数据链路建立装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一项的一种基于多网口的数据链路建立方法。
本发明的另一种技术方案：一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的一种基于多网口的数据链路建立方法。
本发明的有益效果是：本发明通过获取存储节点的节点信息，可以从中选择性能最高的多个同类型的网口建立数据链路，并且根据网口的已建立数据链路的数量，依次与该类性能最高的网口上建立数据链路，进行数据传输，进而可以实现在多个网口之间建立的数据链路数量相同，实现多网口之间的负载均衡，提升存储网络的数据存储效率，降低网络延时。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于多网口的数据链路建立方法的流程图；
图2为本发明实施例中存储系统各节点的连接关系示意图；
图3为本发明实施例一种基于多网口的数据链路建立装置的模块图；
图4为本发明实施例一种基于多网口的数据链路建立装置示意图；
图5为本发明实施例的详细流程示意图；
图6为本发明实施例中网口状态变更为离线时的处理方法流程图；
图7为本发明实施例中网口状态变更为在线时的处理方法流程图；
图8为本发明实施例中的第一种网口状态变化的获取方式流程图；
图9为本发明实施例中第二种网口状态变化的获取方式流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明实施例公开了一种基于多网口的数据链路建立方法，包括以下步骤：
S110、获取存储节点信息；其中，存储节点信息中包括该存储节点的数据链路上限值以及网口地址列表；S120、根据网口地址列表，选择传输速率最高的多个同类型的网口建立数据链路；其中，建立数据链路的方法为：获取每个网口的已建立数据链路的数量，并与数量最少且状态为在线的网口建立数据链路；S130、重复执行建立数据链路步骤，直至该存储节点上数据链路数量达到数据链路上限值，完成与该存储节点之间的数据链路建立。
本发明通过获取存储节点的节点信息，可以从中选择性能最高的多个同类型的网口建立数据链路，并且根据网口的已建立数据链路的数量，依次与该类性能最高的网口上建立数据链路，进行数据传输，进而可以实现在多个网口之间建立的数据链路数量相同，实现多网口之间的负载均衡，提升存储网络的数据存储效率，降低网络延时。
在本发明实施例中，选择传输速率最高的网口建立数据链路还包括：
当传输速率最高的多个同类型的网口的状态均为非在线时，按照传输速率由高到低的顺序遍历该存储节点的其他类型的网口，并建立数据链路。
在数据链路建立的过程中，要建立数据链路的网口虽然出现在网口地址列表中，但是，有可能当前数据链路建立时，由于其他原因(如设备维护等)该网口为不在线状态，因此，则需要在传输速率最高的网口中，逐个遍历检查各类型的网口的在线状态，将那些离线状态的网口删除掉，再与在线的网口建立数据链路，进而实现网口的负载均衡，否则，与离线的网口建立数据链路会浪费时间，进而会延长数据存储时间，降低数据存储的存储效率。
在一种可能的实现方式中，当建立数据链路失败时：
重复向该网口建立数据链路，并记录建立次数；当建立次数达到建立次数上限时，将该网口的状态设置为可能离线状态，并断开该网口上的已经建立的数据链路；其中，当已经建立的数据链路存在数据传输时，等该数据传输完成后，断开该已经建立的数据链路；但是，一些时候，该数据链路不一定可用，因此，需要等该数据链路自行断开。当该网口上的所有数据链路均已经断开时，将该网口的状态设置为离线状态。
在建立数据链路时，如果建立失败可能会是多种原因引起的，如当前网口不在线、数据传输线路故障、数据传输丢包等，若第一次连接数据链路失败就放弃该网口，可能会是上述原因引起的误判，进而，为了提升存储系统的可靠性，再重复与该网口建立数据链路，当多次建立数据链路失败时，可以确定是该网口离线状态引起的连接失败，因此，将该网口的状态设置为可能离线状态，并逐步断开已经建立的每个数据链路，当数据链路全部断开完毕后，再将该网口的状态设置为离线状态。当然，为了提高效率，可以根据实际运行环境设定阈值，即建立次数上限。
如图5所示，为本发明实施例的一种具体实现方式的流程图，在该图中可看到，客户端节点要向集群节点存储数据时，首先从管理节点获取存储节点列表(即图中的从节点链表中找出要建立连接节点信息)，进而从该节点的节点信息中获取该节点的网口信息。
通过该节点的网口信息可以获得该节点中哪些网口为性能最高的网口(即传输速率最高的网口)，如网口1、网口3、网口4。下一步需要判断性能最高的网口中的已经建立连接数据链路的数量以及该网口的当前状态。例如，网口1当前状态在线，已经建立的数据链路数量为1条；网口3当前状态在线，已经建立的数据链路数量为2条；网口4当前状态离线，已经建立的数据链路数量为2条。
因此，经过筛选，删除处于离线状态的网口4，再选择已经建立的数据链路数量最少的网口，即网口1，进而向网口1发送建立数据链路的请求，当网口1 收到请求后，返回与当前客户端建立数据链路成功的消息，则此时，客户端与网口1的数据链路建立成功。
当未接到网口1的返回消息时，则需要重复向其发送建立数据链路请求消息，若在第3次发送请求时，收到返回消息，则建立数据链路。若发送请求次数达到最大上限5次，则将网口1标记为离线状态。下一步，则向网口3发送请求，若发送请求数量达到5次上限时，没有收到网口3的返回消息，则将网口3也设置为离线。
此时，需要在网口信息中选择性能次高的网口来建立数据链路，即相比网口 1、网口3和网口4传输速率第的网口，假设找到了网口6、网口8两个网口。则重复上述过程与网口6和网口8建立连接，若这两个网口也不能建立连接，则设置为离线网口。继续选择传输速率更低的网口，如为网口2、网口5、网口7，继续向这三个网口发送请求建立数据链路。
当网口2、网口5和网口7都为在线状态，且网口2上已经建立的数据链路为3条、网口5上已经建立的数据链路为5条，网口7上已经建立的数据链路为 4条。则优先选择网口2建立数据链路，与网口2建立数据链路完毕后，判断该节点上所有网口建立的数据链路数量，如网口2的数量为4条，网口5的数量为 5条，网口7的数量为4条，则该节点上总数据链路数量为13条，假设该网口总数据链路上限为18条，则，根据上述原则，在网口2和网口7上分别再建立2 条数据链路，在网口5上再建立1条数据链路，最终使得网口2、网口5和网口 7上的数据链路均为6条，实现了这3个网口的负载均衡，可以提升存储系统的存储效率。
如图6所示，在上述实例的基础上，假设网口7由于设备维护断开了与该客户端的连接，进而导致该客户端与网口7的通信失败，则客户端向网口7发送请求重新建立数据链路连接，当发送请求达到上限5次是，则断开与网口7的连接，将网口7设置为离线状态。此时，网口7上的6条数据链路均断开，则需要重新与网口2和网口5建立数据链路，使该存储节点的数据链路数量达到上限，因此，按照上述方法，继续在网口2和网口5上建立数据链路，最终在网口2和网口5 上分别建立9条数据链路，实现了在网口2和网口5上的负载均衡。
如图7所示，当网口状态恢复后，客户端接收了该网口状态回复消息后，则断开未被使用的连接，再重新检录各个网口之间的数据链路。接上述的实施例，假设网口7的状态回复为在线，则，由于网口2、网口5和网口7之间未实现负载均衡，则在网口2和网口5的每条数据链路完成一次数据传输后，断开该条数据链路，根据上述方法进行数据链路的重新建立，最终又实现了网口2、网口5 和网口7之间的负载均衡，即网口2、网口5和网口7上分别建立了6条数据链路进行数据传输。
具体的，确定网口从离线状态变化为在线状态具有两种方式。第一种为被动轮询方式，该方式为定时建立连接，如果建立连接失败，失败原因是超时(即无响应)或者网口异常导致，则建立连接失败，如果建立成功，则设置网口状态为上线也就是在线状态。如图8所示，该方式的具体步骤为：
1.启动定时器，每N秒触发一次向该网口发送建立数据链路的请求；
2.如果收到连接成功的返回消息，设置网口状态为在线状态；
3.如果未收到连接成功的返回消息，则在定时器的作用下，经过N秒后，触发下一次向该网口发送建立数据链路的请求，直至该网口状态为在线状态。
第二种为主动上报方式，由集群节点主动上报，当网口上线后，网口驱动会报事件给集群节点。集群节点将网口上线事件报给管理节点，然后由管理节点通知所有客户端网口状态的最新信息。客户端进行建立连接确认。如图9所示，具体步骤如下：
1.集群节点上的网卡驱动报出网口上线事件；
2.集群节点将该事件报给管理节点；
3.管理节点将该事件转发给所有客户端；
4.客户端收到事件后，与该节点进行建立连接；
5.如果建立连接成功，设置网口状态为上线；
6.否则不做任何处理。
在一种实施例中，获取存储节点信息之前还包括获取存储节点列表；其中，存储节点列表通过存储系统中的管理节点建立，建立方法为：
获取每个存储节点的节点信息；其中，节点信息包括数据链路上限值、已经建立的数据链路数量、节点网口地址列表和节点连接池；汇总每个存储节点的节点信息，生成存储节点列表。
如图2所示，在分布式存储系统中，包含管理节点、存储节点(即集群节点) 和客户端节点，每个集群节点向管理节点注册节点信息，其他集群节点从管理节点同步所有节点信息，每个节点都会记录集群内所有节点的节点信息。客户端节点从管理节点下载同步节点信息，并向集群节点建立多个数据链路进行数据传输。
在本发明实施例中，节点信息中会包含节点最大连接数(即存储节点的数据链路上限值，NodeConnMax)，与这个存储节点已经建立的数据链路数，存储节点的网口地址列表。上述的存储节点的数据链路上限值，其受到网口和存储节点的硬件限制，如CPU的出具处理能力、网卡的性能等。
网口地址列表(NodeNicAddressList)是一个以网口地址连接链路数排序的升序链表，其中包括单个网口的信息(即NodeNicAddress)。单个网口的信息中通常需要包括单个网口地址信息(物理地址、逻辑地址)、网口地址类型(RDMA、 FTP、TCP等)、网口地址状态(在线、可能下线、下线等)、网口建立连接数 (NicConnNum)等。
当Node1(节点1)需要和Node2(节点2)建立连接时，一次遍历NodeNicAddressList中的网口地址，进行数据链路的建立，直至数据链路建立成功。在该类的多网口分布式存储系统中，两个节点之间可以同时通过多个网口建立数据链路，当多个网口的数据链路数量相同，则实现了负载均衡的效果，可以通过多网口同步进行数据存储，进而提升了存储系统的网络带宽。
在一种实施例中，将该网口的状态设置为离线状态后，还包括：
当为离线状态的网口变化为在线状态后；断开所有未被使用的数据链路；重新建立与存储节点之间的数据链路。
本发明实施例中同时使用多个网口建立多个数据链路，均衡分布在多个网口上，异常网口恢复后，自动恢复网口状态并恢复多个网口之间的负载均衡。可以满足网络要求极高的分布式并行系统中，能够同时使用多个网口，可以线性提高分布式并行系统的网络处理能力，自动恢复网络并提供均衡网络处理能力，大大提高系统的稳定性和性能。
本发明另一实施例还公开了一种基于多网口的数据链路建立装置，如图3所示，包括：
获取模块210，用于获取存储节点信息；其中，存储节点信息中包括该存储节点的数据链路上限值以及网口地址列表；选择模块220，用于根据网口地址列表，选择传输速率最高的多个同类型的网口建立数据链路；其中，建立数据链路的方法为：获取每个网口的已建立数据链路的数量，并数量最少且状态为在线的网口建立数据链路；重复执行模块230，用于重复执行建立数据链路步骤，直至该存储节点上数据链路数量达到数据链路上限值，完成与该存储节点之间的数据链路建立。
在该实施例中，选择传输速率最高的网口建立数据链路还包括：
遍历模块，用于当传输速率最高的多个同类型的网口的状态均为非在线时，按照传输速率由高到低的顺序遍历该存储节点的其他类型的网口，并建立数据链路。
具体的，当建立数据链路失败时：
重复建立模块，用于重复向该网口建立数据链路，并记录建立次数；状态设置模块，用于当建立次数达到建立次数上限时，将该网口的状态设置为可能离线状态，并断开该网口上的已经建立的数据链路；
状态变换模块，用于将该网口的状态设置为离线状态。
需要说明的是，上述模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明的另一种实施例还公开了一种基于多网口的数据链路建立装置3，如图4所示，包括存储器31、处理器32以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序33，处理器32执行计算机程序33时实现上述方法实施例中任一项的一种基于多网口的数据链路建立方法。
本发明的另一种实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中任一项的一种基于多网口的数据链路建立方法。
Claims (10)
1.一种基于多网口的数据链路建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取存储节点信息；其中，所述存储节点信息中包括该存储节点的数据链路上限值以及网口地址列表；
根据所述网口地址列表，选择传输速率最高的多个同类型的网口建立数据链路；
其中，建立数据链路的方法为：获取每个所述网口的已建立数据链路的数量，并与数量最少且状态为在线的网口建立数据链路；
重复执行所述建立数据链路步骤，直至该存储节点上所述数据链路数量达到所述数据链路上限值，完成与该存储节点之间的数据链路建立。
2.如权利要求1所述的一种基于多网口的数据链路建立方法，其特征在于，选择传输速率最高的网口建立数据链路还包括：
当传输速率最高的多个同类型的网口的状态均为非在线时，按照传输速率由高到低的顺序遍历该存储节点的其他类型的网口，并建立数据链路。
3.如权利要求2所述的一种基于多网口的数据链路建立方法，其特征在于，当建立数据链路失败时：
重复向该网口建立数据链路，并记录建立次数；
当所述建立次数达到建立次数上限时，将该网口的状态设置为可能离线状态，并断开该网口上的已经建立的数据链路；
将该网口的状态设置为离线状态。
4.如权利要求2或3所述的一种基于多网口的数据链路建立方法，其特征在于，获取存储节点信息之前还包括获取存储节点列表；
其中，所述存储节点列表通过存储系统中的管理节点建立，建立方法为：
获取每个所述存储节点的节点信息；其中，所述节点信息包括数据链路上限值、已经建立的数据链路数量、节点网口地址列表和节点连接池；
汇总每个所述存储节点的节点信息，生成存储节点列表。
5.如权利要求4所述的一种基于多网口的数据链路建立方法，其特征在于，将该网口的状态设置为离线状态后，还包括：
当为离线状态的网口变化为在线状态后；
断开所有未被使用的数据链路；
重新建立与所述存储节点之间的数据链路。
6.一种基于多网口的数据链路建立装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取存储节点信息；其中，所述存储节点信息中包括该存储节点的数据链路上限值以及网口地址列表；
选择模块，用于根据所述网口地址列表，选择传输速率最高的多个同类型的网口建立数据链路；
其中，建立数据链路的方法为：获取每个所述网口的已建立数据链路的数量，并数量最少且状态为在线的网口建立数据链路；
重复执行模块，用于重复执行所述建立数据链路步骤，直至该存储节点上所述数据链路数量达到所述数据链路上限值，完成与该存储节点之间的数据链路建立。
7.如权利要求6所述的一种基于多网口的数据链路建立装置，其特征在于，选择传输速率最高的网口建立数据链路还包括：
遍历模块，用于当传输速率最高的多个同类型的网口的状态均为非在线时，按照传输速率由高到低的顺序遍历该存储节点的其他类型的网口，并建立数据链路。
8.如权利要求7所述的一种基于多网口的数据链路建立装置，其特征在于，当建立数据链路失败时：
重复建立模块，用于重复向该网口建立数据链路，并记录建立次数；
状态设置模块，用于当所述建立次数达到建立次数上限时，将该网口的状态设置为可能离线状态，并断开该网口上的已经建立的数据链路；
状态变换模块，用于将该网口的状态设置为离线状态。
9.一种基于多网口的数据链路建立装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的一种基于多网口的数据链路建立方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的一种基于多网口的数据链路建立方法。
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