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CN104135539B - 数据存储方法、sdn控制器和分布式网络存储系统 - Google Patents

数据存储方法、sdn控制器和分布式网络存储系统 Download PDF

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CN104135539B CN201410404901.7A CN201410404901A CN104135539B CN 104135539 B CN104135539 B CN 104135539B CN 201410404901 A CN201410404901 A CN 201410404901A CN 104135539 B CN104135539 B CN 104135539B
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Abstract

本发明实施例提供一种数据存储方法、SDN控制器和分布式网络存储系统，所述分布式网络存储系统的元数据管理节点和数据节点之间通过SDN交换机连接并通信，SDN交换机还与SDN控制器连接，元数据管理节点通过向SDN控制器发送目的数据节点的备份映射关系，以使SDN控制器根据目的数据节点的备份映射关系生成第一流表项并发送给SDN交换机，第一流表项中包括目的数据节点的地址和目的数据节点的备份数据节点的地址，SDN交换机根据第一流表项将客户端的根据元数据发送的写请求广播给目的数据节点和备份数据节点，由于SDN交换机以广播的方法将写请求同时广播给目的数据节点和备份数据节点，从而减少了将待写数据从目的数据节点存储到备份数据节点时的I/O时延。

Description

数据存储方法、SDN控制器和分布式网络存储系统
技术领域
本发明实施例涉及数据通信技术，尤其涉及一种数据存储方法、SDN控制器和分布式网络存储系统。
背景技术
随着海量数据存储的需求，传统的存储系统已经不能满足用户需求，因此，分布式存储系统应用而生。虽然，分布式存储系统能够满足海量数据存储的需求，但是由于分布式存储系统的网络时延较大，限制了其只能应用在对时延不敏感的应用场景中。
图1为现有的一种分布式网络存储系统的结构示意图，如图1所示，该分布式网络存储系统包括一个元数据管理节点和多个数据节点(data node)，元数据管理节点管理该分布式网络存储系统的名字空间，例如打开、关闭、重命名文件或目录等，并维护文件路径到数据块的映射以及监控数据节点的心跳和维护数据块副本的个数，数据节点用于管理自己节点上存储的数据。通常一个文件会被划分成一个或多个数据块，这些数据块存储在一组数据节点上。为了保证分布式网络存储系统的高可靠性，分布式网络存储系统为每个主数据节点设置至少一个备份数据节点。如图1中，数据节点1为主数据节点，数据节点2和数据节点3为数据节点1的备份数据节点。当客户端有待写数据要写时，客户端首先向元数据管理节点发送数据存储请求，元数据节点向客户端返回待写数据元数据，元数据中包括待写数据的目的数据节点的地址，目的数据节点为数据节点1，客户端先将待写数据写入数据节点1，然后，数据节点1将待写数据写到数据节点2，数据节点2再将待写数据写到数据节点3，然后，数据节点3向数据节点2返回确认响应，数据节点2向数据节点1返回确认响应，数据节点1向客户端返回确认响应，客户端收到数据节点1返回的确认响应后确定待写数据成功写入系统，客户端向元数据管理节点发送文件关闭命令。
通过上述描述，客户端在将待写数据写入主数据节点，以及主数据节点将待写数据写入备份数据节点时，需要多次经过网络操作，1次网络操作的时延大约200us，因此，现有的分布式网络存储系统的网络时延较大，限制了其只能应用在对时延不敏感的应用场景中。
发明内容
本发明实施例提供一种数据存储方法、SDN控制器和分布式网络存储系统，能够减少数据存储过程中的时延。
本发明第一方面提供一种分布式网络存储系统，包括：元数据管理节点、多个数据节点、软件定义网络SDN控制器、SDN交换机，其中，所述元数据管理节点通过所述SDN交换机和所述多个数据节点连接并通信，所述元数据管理节点还与所述SDN控制器连接，所述SDN控制器与所述SDN交换机连接，所述多个数据节点互为主备关系，每个主数据节点对应至少一个备份数据节点；
所述元数据管理节点，用于接收客户端发送的数据存储请求，根据所述数据存储请求向所述客户端返回待写数据对应的元数据，所述元数据包括存储所述待写数据的目的数据节点的地址，所述元数据管理节点还用于向所述SDN控制器发送所述目的数据节点的备份映射关系；
所述SDN控制器，用于根据所述元数据管理节点发送的所述目的数据节点的备份映射关系生成第一流表项，并向所述SDN交换机下发所述第一流表项，所述第一流表项中包括所述目的数据节点的地址和所述目的数据节点的备份数据节点的地址；
所述SDN交换机，用于接收所述客户端根据所述元数据发送的写请求，所述写请求中包括所述待写数据和所述目的数据节点的地址，所述SDN交换机还用于根据所述目的数据节点的地址查询流表，找到与所述目的数据节点的地址匹配的所述第一流表项，根据所述第一流表项向所述目的数据节点和所述备份数据节点广播所述写请求；
所述目标数据节点和所述备份数据节点，分别用于接收所述SDN交换机广播的所述写请求，根据所述写请求分别存储所述待写数据。
结合本发明第一方面，在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中，所述目的数据节点的地址包括：所述目的数据节点的网络协议IP地址和端口号，所述备份数据节点的地址包括：所述备份数据节点的IP地址和端口号。
结合本发明第一方面以及本发明第一方面的第一种可能的实现方式，在本发明第一方面的第二种可能的实现方式中，所述系统还包括：
资源管理节点，与所述SDN交换机连接，用于获取所述元数据管理节点的地址，将所述元数据管理节点的地址发送给所述SDN控制器；
所述SDN控制器，还用于根据所述资源管理节点发送的所述元数据管理节点的地址生成第二流表项，将所述第二流表项下发给所述SDN交换机，所述第二流表项中包括所述元数据管理节点的地址；
所述SDN交换机，还用于在接收到所述数据存储请求时，根据所述数据存储请求的目的地址查询所述流表，找到与所述数据存储请求的目的地址匹配的所述第二流表项，根据所述第二流表项将所述数据存储请求添加到最高级优先级队列，优先将所述数据存储请求发送给所述元数据管理节点，所述数据存储请求的目的地址为所述元数据管理节点的地址；
所述SDN交换机，还用于在接收到所述元数据管理节点发送的所述元数据时，根据所述元数据的源地址查询所述流表，找到与所述元数据的源地址匹配的所述第二流表项，根据所述第二流表项将所述数据存储请求添加到最高级优先级队列，优先将所述元数据发送给所述客户端，所述元数据的源地址为所述元数据管理节点的地址。
结合本发明第一方面的第二种可能的实现方式，在本发明第一方面的第三种可能的实现方式中，所述元数据管理节点的地址包括：所述元数据管理节点的IP地址和端口号。
结合本发明第一方面以及本发明第一方面的第一种至第三种可能的实现方式，在本发明第一方面的第四种可能的实现方式中，所述元数据管理节点还用于：当所述目的数据节点的备份映射关系变化后，向所述SDN控制器发送变化后的所述目的数据节点的备份映射关系；
所述SDN控制器，还用于根据所述元数据管理节点发送的所述变化后的所述目的数据节点的备份映射关系更新所述第一流表项，将更新后的第一流表项发送给所述SDN交换机。
本发明第二方面提供一种数据存储方法，所述方法应用于分布式网络存储系统，所述分布式网络存储系统包括：元数据管理节点、多个数据节点、软件定义网络SDN控制器和SDN交换机，其中，所述多个数据节点互为主备关系，每个主数据节点对应至少一个备份数据节点，所述方法包括：
所述SDN控制器接收所述元数据管理节点发送的数据节点备份映射关系；
所述SDN控制器根据所述数据节点备份映射关系生成第一流表项，所述第一流表项中包括主数据节点的地址和所述主数据节点的备份数据节点的地址，所述第一流表项用于将匹配的数据包广播发送给所述主数据节点和所述备份数据节点；
所述SDN控制器向所述SDN交换机发送所述第一流表项。
结合本发明第二方面，在本发明第二方面的第一种可能的实现方式中，所述主数据节点的地址包括：所述主数据节点的网络协议IP地址和端口号，所述备份数据节点的地址包括：所述备份数据节点的IP地址和端口号。
结合本发明第二方面以及本发明第二方面的第一种可能的实现方式，在本发明第二方面的第二种可能的实现方式中，所述分布式网络存储系统还包括资源管理节点，所述资源管理节点与所述SDN交换机连接，所述方法还包括：
所述SDN控制器接收所述资源管理节点发送的所述元数据管理节点的地址；
所述SDN控制器根据所述元数据管理节点的地址生成第二流表项，所述第二流表项中包括所述元数据管理节点地址，所述第二流表项用于将匹配的数据包添加到最高优先级队列，优先转发所述数据包；
所述SDN控制器将所述第二流表项发送给所述SDN交换机。
结合本发明第二方面的第二种可能的实现方式，在本发明第二方面的第三种可能的实现方式中，所述元数据管理节点的地址包括：所述元数据管理节点的IP地址和端口号。
结合本发明第二方面以及本发明第二方面的第一种可能的实现方式，在本发明第二方面的第四种可能的实现方式中，所述方法还包括：
所述SDN控制器接收所述元数据管理节点发送的变化后的所述数据节点备份映射关系；
所述SDN控制器根据所述变化后的数据节点备份映射关系更新所述第一流表项；
所述SDN控制器将所述更新后的第一流表项发送给所述SDN交换机。
本发明第三方面提供一种软件定义网络SDN控制器，所述SDN控制器应用于分布式网络存储系统，所述分布式网络存储系统包括：元数据管理节点、多个数据节点、所述SDN控制器和SDN交换机，其中，所述多个数据节点互为主备关系，每个主数据节点对应至少一个备份数据节点，所述SDN控制器包括：
接收模块，用于接收所述元数据管理节点发送的数据节点备份映射关系；
生成模块，用于根据所述数据节点备份映射关系生成第一流表项，所述第一流表项中包括主数据节点的地址和所述主数据节点的备份数据节点的地址，所述第一流表项用于将匹配的数据包广播发送给所述主数据节点和所述备份数据节点；
发送模块，用于向所述SDN交换机发送所述第一流表项。
结合本发明第三方面，在本发明第三方面的第一种可能的实现方式中，所述主数据节点的地址包括：所述主数据节点的网络协议IP地址和端口号，所述备份数据节点的地址包括：所述备份数据节点的IP地址和端口号。
结合本发明第三方面以及本发明第三方面的第一种可能的实现方式，所述分布式网络存储系统还包括资源管理节点，所述资源管理节点与所述SDN交换机连接，在本发明第三方面的第二种可能的实现方式中，所述接收模块还用于：接收所述资源管理节点发送的所述元数据管理节点的地址；
所述生成模块还用于：根据所述元数据管理节点的地址生成第二流表项，所述第二流表项中包括所述元数据管理节点地址，所述第二流表项用于将匹配的数据包添加到最高优先级队列，优先转发所述数据包；
所述发送模块还用于：将所述第二流表项发送给所述SDN交换机。
结合本发明第三方面的第二种可能的实现方式，在本发明第三方面的第三种可能的实现方式中，所述元数据管理节点的地址包括：所述元数据管理节点的IP地址和端口号。
结合本发明第三方面以及本发明第三方面的第一种可能的实现方式，在本发明第三方面的第四种可能的实现方式中，所述SDN控制器还包括：更新模块；
所述接收模块还用于：接收所述元数据管理节点发送的变化后的所述数据节点备份映射关系；
所述更新模块，用于根据所述变化后的数据节点备份映射关系更新所述第一流表项；
所述发送模块还用于：将所述更新后的第一流表项发送给所述SDN交换机。
本发明第四方面提供一种软件定义网络SDN控制器，其中，所述SDN控制器应用于分布式网络存储系统，所述分布式网络存储系统包括：元数据管理节点、多个数据节点、所述SDN控制器和SDN交换机，其中，所述多个数据节点互为主备关系，每个主数据节点对应至少一个备份数据节点，所述SDN控制器包括处理器和存储器，所述处理器和所述存储器通信，所述存储器中存储的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令，用于执行本发明第二方面以及第二方面的第一种至第四种可能的实现方式提供的方法。
本发明实施例的数据存储方法、SDN控制器和分布式网络存储系统，元数据管理节点通过向SDN控制器发送目的数据节点的备份映射关系，以使SDN控制器根据目的数据节点的备份映射关系生成第一流表项，并向SDN交换机下发该第一流表项，第一流表项中包括目的数据节点的地址和目的数据节点的备份数据节点的地址，SDN交换机在匹配到第一流表项时，根据第一流表项一次性将客户端根据所述元数据发送的写请求广播给目的数据节点和备份数据节点，从而减少了将写请求中的待写数据从目的数据节点存储到备份数据节点时的I/O时延。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的一种分布式网络存储系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的分布式网络存储系统的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的分布式网络存储系统的结构示意图；
图4为本发明实施例三提供的数据存储方法的流程图；
图5为本发明实施例四提供的数据存储方法的流程图；
图6为本发明实施例五提供的SDN控制器的结构示意图；
图7为本发明实施例六提供的SDN控制器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明实施例一提供的分布式网络存储系统的结构示意图，如图2所示，本实施例的分布式网络存储系统包括：元数据管理节点11、多个数据节点12、软件定义网络(Software Defined Network，简称SDN)控制器13和SDN交换机14。其中，元数据管理节点11通过SDN交换机14和数据节点12连接并通信，元数据管理节点11还与SDN控制器13连接，SDN控制器13与SDN交换机14连接，多个数据节点11互为主备关系，每个主数据节点对应至少一个备份数据节点。该分布式网络存储系统可以包括多个元数据管理节点和多个SDN交换机。
元数据管理节点11，用于接收客户端发送的数据存储请求，根据数据存储请求向客户端返回待写数据对应的元数据，元数据包括存储待写数据的目的数据节点的地址，元数据管理节点11还用于向SDN控制器发送目的数据节点的备份映射关系。
元数据管理节点11中存储有元数据，元数据是描述存储在分布式网络系统中的数据及其环境的数据，具体描述了分布式网络系统都存储了哪些数据，这些数据的存储位置、大小、名字空间等信息。当客户端有待写数据要写入分布式网络存储系统中时，客户端首先向元数据管理节点11发送数据存储请求，获取到待写数据对应的元数据，客户端根据待写数据对应的元数据向数据节点写入数据。本实施例中，待写数据对应的元数据中包括存储待写数据的目的数据节点的地址，目的数据节点为主数据节点，客户端根据目的数据节点的地址向目的数据节点发送写请求。
元数据管理节点11还用于对元数据进行管理，具体对元数据进行如下管理：元数据的添加、删除、修改属性等维护功能，元数据之间关系的建立、删除和跟踪等关系维护功能；提供元数据发布流程管理，以便更好地管理和跟踪元数据的整个生命周期；元数据自身质量核查、元数据查询、元数据统计、元数据使用情况分析、元数据变更、元数据版本和生命周期管理等功能。
元数据管节点11还用于控制各数据节点之间的备份映射关系，分布式网络存储系统中的各个数据节点12之间互为主备关系，也就是说主数据节点和备份数据节点是相对的，不应看做绝对的角色分配，比如对某些数据来说数据节点A是主数据节点，数据节点B是备份数据节点，而对另外一些数据来说数据节点A是备份数据节点，数据节点B是主数据节点。
SDN控制器13，用于根据元数据管理节点发送的目的数据节点的备份映射关系生成第一流表项，并向SDN交换机下发第一流表项，第一流表项中包括目的数据节点的地址和目的数据节点的备份数据节点的地址。
本发明实施例中，在现有的分布式存储网络系统中增加了SDN控制器13和SDN交换机14，SDN控制器13用于根据元数据管理节点11发送的各数据节点14的备份映射关系，为每一个主数据节点生成一条对应的第一流表项，第一流表项中包括主数据节点的地址和主数据节点的备份数据节点的地址。主数据节点的地址可以包括：主数据节点的IP地址和端口号，备份数据节点的地址包括：备份数据节点的IP地址和端口号，主数据节点的地址也可以只包括主数据节点的IP地址，备份数据节点的地址也可以只包括备份数据节点的IP地址。元数据管理节点11可通过数据节点相互备份映射表将各数据节点14的备份映射关系发送给SDN控制器13，数据节点相互备份映射表如表1所示：
表1
NO 主数据节点 备份数据节点1 备份数据节点2
1 192.168.1.1:3000 192.168.1.2:3000 192.168.1.3:3000
2 192.168.2.1:3000 192.168.2.2:3000 192.168.2.3:3000
3 192.168.3.1:3000 192.168.3.2:3000 192.168.3.3:3000
表1中，共有三个主数据节点，编号分别是1、2、3，每个主数据节点有两个备份数据节点，主数据节点1的IP地址为192.168.1.1，端口号(port)为3000，主数据节点1的备份数据节点1的IP地址为192.168.1.2，端口号为3000，主数据节点1的备份数据节点2的IP地址为192.168.1.3，端口号为3000。SDN控制器13根据表1生成的open fiow流表如表2所示，流表中包括多个流表项，每个流表项包括三个部分：规则、操作和状态，规则用来定义一条流的匹配规则，操作指示对数据流进行转发、丢弃等行为，状态则是用来做流量的统计。
表2
表2中包括三个第一流表项，每个第一流表项分别对应表1中的一个备份映射关系，以第1个第一流表项为例，第1个第一流表项的规则为匹配IP＝192.168.1.1、Port＝3000的数据包，当SDN交换机14收到与该规则匹配的数据包后，执行对应的动作将数据包广播给192.168.1.2:3000、192.168.1.3:3000和192.168.1.1:3000，与该规则匹配的数据包即目的IP地址为192.168.1.1，端口号为3000的数据包。第1个第一流表项中，192.168.1.1:3000为主数据节点的地址，192.168.1.2:3000、192.168.1.3:3000分别为备份数据节点的地址，因此，根据第一流表项可以将待写数据一次性广播给主数据节点和备份数据节点。需说明的是，在表2中每个第一流表项的动作项都指示将匹配的数据包转发给备份数据节点，而省略了主数据节点的地址，由于数据包的目的地址为主数据节点的地址，因此，即使在动作项省略了主数据节点的地址，SDN交换机也会同时将数据包广播给主数据节点和备份数据节点。当然，也可以在动作项中写明主数据节点的地址。
SDN交换机14，用于接收客户端根据元数据发送的写请求，写请求中包括待写数据和目的数据节点的地址，SDN交换机14还用于根据目的数据节点的地址查询流表，找到与目的数据节点的地址匹配的第一流表项，根据第一流表项向目的数据节点和备份数据节点广播写请求。
客户端在从元数据管理节点11获取到待写数据的元数据后，根据元数据向客户端发送写请求，该写请求用于根据元数据向数据节点写入待写数据，具体地，客户端根据元数据中包括的存储待写数据的目的数据节点的地址向目的数据节点发送该写请求，该写请求中包括待写数据，该写请求的目的地址为目的数据节点的地址。该写请求通过多个SDN交换机14最终发送到目的数据节点，当SDN交换机14接收到该写请求中，SDN交换机14根据写请求中包含目的数据节点的地址查询流表，找到与目的数据节点的地址匹配的第一流表项，第一流表项的动作指示将匹配的数据包发送广播给目的数据节点以及目的数据节点的备份数据节点，因此，SDN交换机14根据匹配的第一流表项将写请求广播给目的数据节点和备份数据节点。
现有技术中，当主数据节点有n个备份数据节点时，交换机需要n次数据转发才能将写请求转发给所有的备份数据节点，而本实施例中，SDN交换机一次性将写请求广播给主数据节点和n个备份数据节点，只需要进行一个数据转发，因此，能够降低写数据的I/O操作时延。
目标数据节点和备份数据节点，分别用于接收SDN交换机广播的写请求，根据写请求分别存储待写数据。
本实施例中，元数据管理节点通过向SDN控制器发送目的数据节点的备份映射关系，以使SDN控制器根据目的数据节点的备份映射关系生成第一流表项，并向SDN交换机下发该第一流表项，第一流表项中包括目的数据节点的地址和的数据节点的备份数据节点的地址，SDN交换机在匹配到第一流表项时，根据第一流表项一次性将写请求广播给目的数据节点和备份数据节点，从而减少了将待写数据从目的数据节点存储到备份数据节点时的I/O时延。
在上述实施例一的基础上，可选地，在本发明可行的实现方式中，元数据管理节点11还用于：当目的数据节点的备份映射关系变化后，向SDN控制器发送变化后的目的数据节点的备份映射关系。相应地，SDN控制器13，还用于根据元数据管理节点11发送的变化后的目的数据节点的备份映射关系更新第一流表项，将更新后的第一流表项发送给SDN交换机。SDN根据更新后的第一流表项转发数据。
在分布式网络存储系统中，元数据的访问次数大约占据整个分布式网络存储系统访问总量的80％，所以优先保障元数据的网络服务质量对提高整个分布式网络存储系统的性能有极其关键的作用。本发明实施例二提供一种分布式网络存储系统，本实施例的分布式存储网络系统能够保证元数据优先得到处理，降低了元数据处理的时延。图3为本发明实施例二提供的分布式网络存储系统的结构示意图，如图3所示，本实施例的分布式网络存储系统和实施例一的分布式网络存储系统相比增加了资源管理节点15。
资源管理节点15，与SDN交换机14连接，用于获取元数据管理节点11的地址，将元数据管理节点11的地址发送给SDN控制器13。
资源管理节点15通常用于对分布式网络存储系统的存储资源进行管理，例如：配置逻辑存储单元(Logical Unit Number，简称LUN)，分配LUN，增加或删除数据节点、管理元数据管理节点等，本实施例中，资源管理节点15用于获取各元数据管理节点的地址，并将各元数据管理节点的地址发送给SDN控制器13。元数据管理节点的地址可以包括：元数据管理节点的IP地址和端口号。
SDN控制器13，还用于根据资源管理节点15发送的元数据管理节点的地址生成第二流表项，将第二流表项下发给各SDN交换机14，第二流表项中包括元数据管理节点的地址。
如表3所示，表3为第二流表项的示意图，第二流表项也包括规则、动作和状态，第二流表项的规则为元数据管理节点的IP地址和端口号，第二流表项的动作为指示将匹配的数据包添加到最高优先级队列，SDN交换机根据第二流表项会将发送给元数据管理节点的数据包或从元数据管理节点发送来的数据包添加到最高优先级队列中，优先转发这些数据包。
表3
相应地，本实施例中，SDN交换机14，还用于在接收到数据存储请求时，根据数据存储请求的目的地址查询流表，找到与数据存储请求的目的地址匹配的第二流表项，根据第二流表项将数据存储请求添加到最高级优先级队列，优先将数据存储请求发送给元数据管理节点，数据存储请求的目的地址为元数据管理节点的地址。
SDN交换机14，还用于在接收到元数据管理节点发送的元数据时，根据元数据的源地址查询流表，找到与元数据的源地址匹配的第二流表项，根据第二流表项将元数据添加到最高优先级队列，优先将元数据发送给客户端，元数据的源地址为元数据管理节点的地址。
客户端和元数据管理节点11之间的发送数据都需要经过SDN交换机进行转发，当SDN交换机接收到一个数据包时，根据数据包的源地址和目的地址查询流表，只要数据包的源地址或目的地址中的其中一个匹配到第二流表项的规则，SDN交换机就将该数据包添加到最高优先级队列，优先进行处理，当数据包的源地址匹配到第二流表项的规则时，说明数据包是从元数据管理节点发送来的，当数据包的目的地址与匹配到第二流表项的规则时，说明数据包是发送给元数据管理节点的。
本实施例中，当客户端向元数据管理节点11发送数据存储请求时，SDN交换机14接收到该数据存储请求，该数据存储请求的目的地址为元数据管理节点11的地址，SDN交换机查询流表，找到与该数据存储请求的目的地址匹配的第二流表项，第二流表项的动作项指示将数据包添加到最高优先级队列，因此，SDN交换机将该数据存储请求添加到最高优先级队列，优先将该数据存储请求转发给元数据管理节点11。当元数据管理节点11根据数据存储请求向客户端返回元数据时，该元数据的源地址为元数据管理节点11的地址，SDN交换机查询流表，找到与该元数据的源地址匹配的第二流表项，第二流表项的动作项指示将数据包添加到最高优先级队列，因此，SDN交换机将该元数据添加到最高优先级队列，优先将该元数据转发给客户端。
本实施例中，资源管理节点通过将元数据管理节点的地址发送给SDN控制器，SDN控制器根据元数据管理节点的地址生成第二流表项，第二流表项的匹配规则为元数据管理节点的地址，动作项为将匹配的数据包添加到最高优先级队列，SDN交换机根据第二流表项优先转发发送给元数据管理节点和数据包和元数据管理节点返回的元数据，保证元数据的访问能够得到及时的处理，从而提升了分布式网络存储系统的响应灵敏度。
图4为本发明实施例三提供的数据存储方法的流程图，本实施例的方法可以应用于图2和图3所示的分布式网络存储系统中，如图4所示，本实施例的方法可以包括以下步骤：
步骤101、SDN控制器接收元数据管理节点发送的数据节点备份映射关系。
元数据管节点负责管理该分布式网络存储系统中的所有数据节点之间的备份映射关系。
步骤102、SDN控制器根据数据节点备份映射关系生成第一流表项，该第一流表项中包括主数据节点的地址和该主数据节点的备份数据节点的地址，该第一流表项用于将匹配的数据包广播发送给该主数据节点和该备份数据节点。
其中，该主数据节点的地址可以包括：该主数据节点的IP地址和端口号，该备份数据节点的地址可以包括：该备份数据节点的IP地址和端口号。SDN控制器根据数据节点备份映射关系生成第一流表项的具体过程以及第一流表项的组成结构可参照图实施例一中的相关描述，这里不再赘述。
步骤103、SDN控制器向SDN交换机发送该第一流表项。
SDN控制器将该第一流表项发送给SDN交换机，以使SDN交换机根据该第一流表项将与该第一流表项匹配的写请求广播给该主数据节点和该备份数据节点。
本实施例中，SDN控制器根据元数据管理节点发送的数据节点的备份映射关系生成第一流表项，第一流表项中包括主数据节点的地址和主数据节点的备份数据节点的地址，并将第一流表项发送给SDN交换机，以使SDN交换机根据第一流表项将客户端的写请求广播给主数据节点和备份数据节点，由于SDN交换机以广播的方法将写请求同时广播给主数据节点和备份数据节点，从而减少了将待写数据从主数据节点存储到备份数据节点时的I/O时延。
在实施例三的基础上，当数据节点的备份映射关系发生变化时，所述方法还可以进一步包括以下步骤：SDN控制器接收元数据管理节点发送的变化后的数据节点备份映射关系，然后，SDN控制器根据变化后的数据节点备份映射关系更新第一流表项，并将所述更新后的第一流表项发送给SDN交换机。
图5为本发明实施例四提供的数据存储方法的流程图，如图5所示，本实施例的方法可以包括以下步骤：
步骤201、SDN控制器接收资源管理节点发送的元数据管理节点的地址。
资源管理节点对分布式网络存储系统中的资源进行管理，包括对元数据管理节点进行管理。本实施例中，资源管理节点获取元数据管理节点的地址，并将获取到的元数据管理节点的地址发送给SDN控制器，其中，元数据管理节点的地址可以为元数据管理节点的IP地址和端口号。
步骤202、SDN控制器根据元数据管理节点的地址生成第二流表项，该第二流表项中包括该元数据管理节点地址，该第二流表项用于将匹配的数据包添加到最高优先级队列，优先转发该数据包。
SDN控制器根据元数据管理节点的地址生成第二流表项的具体方式以及第二流表项的组成示意图可以参照实施例二中的相关描述，这里不再赘述。
步骤203、SDN控制器将该第二流表项发送给SDN交换机。
SDN控制器通过将第二流表项发送给SDN交换机，以使得SDN交换机根据第二流表项将匹配的数据包添加到最高优先级队列中，优先转发该数据包。
SDN交换机在匹配第二流表项时，可以根据接收到的数据包的源IP地址和源端口号进行匹配，以及接收到的数据包的目的IP地址和目的端口号进行匹配。当数据包是从客户端发往元数据管理节点时，数据包的目的IP地址和目的端口号为元数据管理节点的IP地址和端口号，数据包匹配成功，SDN交换机将数据包添加到最高优先级队列，优先将该数据包转发给元数据管理节点，保证元数据的访问能够得到及时处理。当数据包是从元数据管理节点发往客户端时，数据包的源IP地址和源端口号为元数据管理节点的IP地址和端口号，数据包匹配成功，SDN交换机将数据包添加到最高优先级队列，优先将数据包发送给客户端，保证元数据得到及时的处理，从而提升了分布式网络存储系统的响应灵敏度。
图6为本发明实施例五提供的SDN控制器的结构示意图，如图6所示，本实施例提供的SDN控制器包括：接收模块21、生成模块22和发送模块23。
其中，接收模块21，用于接收元数据管理节点发送的数据节点备份映射关系；
生成模块22，用于根据所述数据节点备份映射关系生成第一流表项，所述第一流表项中包括主数据节点的地址和所述主数据节点的备份数据节点的地址，所述第一流表项用于将匹配的数据包广播发送给所述主数据节点和所述备份数据节点；
发送模块23，用于向所述SDN交换机发送所述第一流表项。
其中，所述主数据节点的地址包括：所述主数据节点的网络协议IP地址和端口号，所述备份数据节点的地址包括：所述备份数据节点的IP地址和端口号。
可选地，所述接收模块21还用于：接收所述资源管理节点发送的所述元数据管理节点的地址；相应地，所述生成模块22还用于：根据所述元数据管理节点的地址生成第二流表项，所述第二流表项中包括所述元数据管理节点地址，所述第二流表项用于将匹配的数据包添加到最高优先级队列，优先转发所述数据包；所述发送模块23还用于：将所述第二流表项发送给所述SDN交换机。其中，所述元数据管理节点的地址包括：所述元数据管理节点的IP地址和端口号。
可选地，SDN控制器还包括：更新模块，用于根据变化后的数据节点备份映射关系更新所述第一流表项；相应地，所述接收模块还用于：接收所述元数据管理节点发送的变化后的所述数据节点备份映射关系。
本实施例的SDN控制器可用于执行实施例三和实施例四提供的技术方案，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
图7为本发明实施例六提供的SDN控制器的结构示意图，如图7所示，本实施例的SDN控制器300包括：处理器31和存储器32，其中，处理器31和存储器32连接并通信，存储器32中存储有计算机执行指令，当SDN控制器300工作时，处理器31和存储器32之间通信，处理器31执行所述计算机执行指令使得SDN控制器300执行如下所述的方法：
接收所述元数据管理节点发送的数据节点备份映射关系；
根据所述数据节点备份映射关系生成第一流表项，所述第一流表项中包括主数据节点的地址和所述主数据节点的备份数据节点的地址，所述第一流表项用于将匹配的数据包广播发送给所述主数据节点和所述备份数据节点；
向所述SDN交换机发送所述第一流表项。
可选地，所述主数据节点的地址包括：所述主数据节点的网络协议IP地址和端口号，所述备份数据节点的地址包括：所述备份数据节点的IP地址和端口号。
为了保证元数据得到优先处理，提高真个分布式网络存储系统的响应速度，处理器31还执行：接收所述资源管理节点发送的所述元数据管理节点的地址；根据所述元数据管理节点的地址生成第二流表项，所述第二流表项中包括所述元数据管理节点地址，所述第二流表项用于将匹配的数据包添加到最高优先级队列，优先转发所述数据包；将所述第二流表项发送给所述SDN交换机。可选地，元数据管理节点的地址包括：所述元数据管理节点的IP地址和端口号。
进一步地，处理器31还执行：接收所述元数据管理节点发送的变化后的所述数据节点备份映射关系；根据所述变化后的数据节点备份映射关系更新所述第一流表项；将所述更新后的第一流表项发送给所述SDN交换机。
本实施例提供的SDN控制器可用于执行方法实施例三和实施例四提供的技术方案，具体实现方式和技术效果类型，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种分布式网络存储系统，其特征在于，包括：元数据管理节点、多个数据节点、软件定义网络SDN控制器、SDN交换机，其中，所述元数据管理节点通过所述SDN交换机和所述多个数据节点连接并通信，所述元数据管理节点还与所述SDN控制器连接，所述SDN控制器与所述SDN交换机连接，所述多个数据节点互为主备关系，每个主数据节点对应至少一个备份数据节点；
所述元数据管理节点，用于接收客户端发送的数据存储请求，根据所述数据存储请求向所述客户端返回待写数据对应的元数据，所述元数据包括存储所述待写数据的目的数据节点的地址，所述元数据管理节点还用于向所述SDN控制器发送所述目的数据节点的备份映射关系；
所述SDN控制器，用于根据所述元数据管理节点发送的所述目的数据节点的备份映射关系生成第一流表项，并向所述SDN交换机下发所述第一流表项，所述第一流表项中包括所述目的数据节点的地址和所述目的数据节点的备份数据节点的地址；
所述SDN交换机，用于接收所述客户端根据所述元数据发送的写请求，所述写请求中包括所述待写数据和所述目的数据节点的地址，所述SDN交换机还用于根据所述目的数据节点的地址查询流表，找到与所述目的数据节点的地址匹配的所述第一流表项，根据所述第一流表项向所述目的数据节点和所述备份数据节点广播所述写请求；
所述目的数据节点和所述备份数据节点，分别用于接收所述SDN交换机广播的所述写请求，根据所述写请求分别存储所述待写数据；
所述系统还包括：
资源管理节点，与所述SDN交换机连接，用于获取所述元数据管理节点的地址，将所述元数据管理节点的地址发送给所述SDN控制器；
所述SDN控制器，还用于根据所述资源管理节点发送的所述元数据管理节点的地址生成第二流表项，将所述第二流表项下发给所述SDN交换机，所述第二流表项中包括所述元数据管理节点的地址；
所述SDN交换机，还用于在接收到所述数据存储请求时，根据所述数据存储请求的目的地址查询所述流表，找到与所述数据存储请求的目的地址匹配的所述第二流表项，根据所述第二流表项将所述数据存储请求添加到最高级优先级队列，优先将所述数据存储请求发送给所述元数据管理节点，所述数据存储请求的目的地址为所述元数据管理节点的地址；
所述SDN交换机，还用于在接收到所述元数据管理节点发送的所述元数据时，根据所述元数据的源地址查询所述流表，找到与所述元数据的源地址匹配的所述第二流表项，根据所述第二流表项将所述数据存储请求添加到最高级优先级队列，优先将所述元数据发送给所述客户端，所述元数据的源地址为所述元数据管理节点的地址。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目的数据节点的地址包括：所述目的数据节点的网络协议IP地址和端口号，所述备份数据节点的地址包括：所述备份数据节点的IP地址和端口号。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述元数据管理节点的地址包括：所述元数据管理节点的IP地址和端口号。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述元数据管理节点还用于：当所述目的数据节点的备份映射关系变化后，向所述SDN控制器发送变化后的所述目的数据节点的备份映射关系；
所述SDN控制器，还用于根据所述元数据管理节点发送的所述变化后的所述目的数据节点的备份映射关系更新所述第一流表项，将更新后的第一流表项发送给所述SDN交换机。
5.一种数据存储方法，所述方法应用于分布式网络存储系统，所述分布式网络存储系统包括：元数据管理节点、多个数据节点、软件定义网络SDN控制器和SDN交换机，其中，所述多个数据节点互为主备关系，每个主数据节点对应至少一个备份数据节点，其特征在于，所述方法包括：
所述SDN控制器接收所述元数据管理节点发送的数据节点备份映射关系；
所述SDN控制器根据所述数据节点备份映射关系生成第一流表项，所述第一流表项中包括主数据节点的地址和所述主数据节点的备份数据节点的地址，所述第一流表项用于将匹配的数据包广播发送给所述主数据节点和所述备份数据节点；
所述SDN控制器向所述SDN交换机发送所述第一流表项；
所述分布式网络存储系统还包括资源管理节点，所述资源管理节点与所述SDN交换机连接，所述方法还包括：
所述SDN控制器接收所述资源管理节点发送的所述元数据管理节点的地址；
所述SDN控制器根据所述元数据管理节点的地址生成第二流表项，所述第二流表项中包括所述元数据管理节点地址，所述第二流表项用于将匹配的数据包添加到最高优先级队列，优先转发所述数据包；
所述SDN控制器将所述第二流表项发送给所述SDN交换机。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述主数据节点的地址包括：所述主数据节点的网络协议IP地址和端口号，所述备份数据节点的地址包括：所述备份数据节点的IP地址和端口号。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述元数据管理节点的地址包括：所述元数据管理节点的IP地址和端口号。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述SDN控制器接收所述元数据管理节点发送的变化后的所述数据节点备份映射关系；
所述SDN控制器根据所述变化后的数据节点备份映射关系更新所述第一流表项；
所述SDN控制器将所述更新后的第一流表项发送给所述SDN交换机。
9.一种软件定义网络SDN控制器，其特征在于，所述SDN控制器应用于分布式网络存储系统，所述分布式网络存储系统包括：元数据管理节点、多个数据节点、所述SDN控制器和SDN交换机，其中，所述多个数据节点互为主备关系，每个主数据节点对应至少一个备份数据节点，所述SDN控制器包括：
接收模块，用于接收所述元数据管理节点发送的数据节点备份映射关系；
生成模块，用于根据所述数据节点备份映射关系生成第一流表项，所述第一流表项中包括主数据节点的地址和所述主数据节点的备份数据节点的地址，所述第一流表项用于将匹配的数据包广播发送给所述主数据节点和所述备份数据节点；
发送模块，用于向所述SDN交换机发送所述第一流表项；
所述分布式网络存储系统还包括资源管理节点，所述资源管理节点与所述SDN交换机连接，所述接收模块还用于：接收所述资源管理节点发送的所述元数据管理节点的地址；
所述生成模块还用于：根据所述元数据管理节点的地址生成第二流表项，所述第二流表项中包括所述元数据管理节点地址，所述第二流表项用于将匹配的数据包添加到最高优先级队列，优先转发所述数据包；
所述发送模块还用于：将所述第二流表项发送给所述SDN交换机。
10.根据权利要求9所述的SDN控制器，其特征在于，所述主数据节点的地址包括：所述主数据节点的网络协议IP地址和端口号，所述备份数据节点的地址包括：所述备份数据节点的IP地址和端口号。
11.根据权利要求9所述的SDN控制器，其特征在于，所述元数据管理节点的地址包括：所述元数据管理节点的IP地址和端口号。
12.根据权利要求9或10所述的SDN控制器，其特征在于，还包括：更新模块；
所述接收模块还用于：接收所述元数据管理节点发送的变化后的所述数据节点备份映射关系；
所述更新模块，用于根据所述变化后的数据节点备份映射关系更新所述第一流表项；
所述发送模块还用于：将所述更新后的第一流表项发送给所述SDN交换机。
13.一种软件定义网络SDN控制器，其特征在于，所述SDN控制器应用于分布式网络存储系统，所述分布式网络存储系统包括：元数据管理节点、多个数据节点、所述SDN控制器和SDN交换机，其中，所述多个数据节点互为主备关系，每个主数据节点对应至少一个备份数据节点，所述SDN控制器包括处理器和存储器，所述处理器和所述存储器通信，所述存储器中存储的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令，用于执行任一权利要求5-8中的方法。
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