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CN112732191B - 基于日志结构合并树合并数据的方法、系统、设备及介质 - Google Patents

基于日志结构合并树合并数据的方法、系统、设备及介质 Download PDF

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CN112732191B CN202110025147.6A CN202110025147A CN112732191B CN 112732191 B CN112732191 B CN 112732191B CN 202110025147 A CN202110025147 A CN 202110025147A CN 112732191 B CN112732191 B CN 112732191B
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Abstract

本发明公开了一种基于日志结构合并树合并数据的方法、系统、设备和存储介质,方法包括:将磁盘分成预设大小的数据块,将数据保存在数据块并将数据的信息保存在索引块;每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块,并根据新的索引块的信息判断对应的数据块的有效数据是否小于阈值;响应于存在多个数据块的有效数据小于阈值,将多个数据块的有效数据进行合并,并释放不存在有效数据的数据块;响应于只存在一个数据块的有效数据小于阈值,将该数据块的有效数据合并到除该数据块外有效数据最低的数据块中。本发明通过将数据索引与数据分离,数据保存到预先分配的数据块,按照索引进行数据的合并和回收,减少磁盘的读写数据量。

Description

基于日志结构合并树合并数据的方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及数据处理领域,更具体地,特别是指一种基于日志结构合并树合并数据的方法、系统、计算机设备及可读介质。
背景技术
LSM-Tree(Log-Structured Merge-Tree,日志结构合并树)最早在一篇论文《TheLog-Structured Merge-Tree(LSM-Tree)》中被提出,本身并不是一个产品或者系统,而是一种解决问题的算法和思想。基于该思想实现了多个存储产品,例如HBase、LevelDB等NoSQL存储系统。其核心思想是将随机写转换为顺序写来提高写性能,然后定期进行数据合并(Compaction)来提高读性能。基于该论文,一种常见的实现方式是将数据分层,分别为L0-Ln,然后定期将L层的数据合并到L+1层,这种方式在合并过程会产生大量的磁盘读取和写入,并最终影响到上层应用的性能。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例的目的在于提出一种基于日志结构合并树合并数据的方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质,通过将数据索引与数据分离,数据保存到预先分配的数据块,定期将索引进行合并,按照索引进行数据的合并和回收,减少磁盘的读写数据量。
基于上述目的,本发明实施例的一方面提供了一种基于日志结构合并树合并数据的方法,包括如下步骤:将磁盘分成预设大小的数据块,将数据保存在所述数据块并将所述数据的信息保存在索引块;每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块,并根据所述新的索引块的信息判断对应的数据块的有效数据是否小于阈值;响应于存在多个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述多个数据块的有效数据进行合并,并释放不存在有效数据的数据块;以及响应于只存在一个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述数据块的有效数据合并到除所述数据块外有效数据最低的数据块中。
在一些实施方式中,所述每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块包括:将所述预定数量的索引块中不同的子索引全部保留,相同的子索引只保留最新的一个。
在一些实施方式中,方法还包括:响应于数据块被释放,对所述数据块进行回收标记以允许保存新的数据。
在一些实施方式中,方法还包括:响应于不存在数据块的有效数据小于所述阈值,暂停接收新数据直到下个周期。
本发明实施例的另一方面,还提供了一种基于日志结构合并树合并数据系统,包括:切分模块,配置用于将磁盘分成预设大小的数据块,将数据保存在所述数据块并将所述数据的信息保存在索引块;判断模块,配置用于每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块,并根据所述新的索引块的信息判断对应的数据块的有效数据是否小于阈值;第一合并模块,配置用于响应于存在多个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述多个数据块的有效数据进行合并,并释放不存在有效数据的数据块;以及第二合并模块,配置用于响应于只存在一个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述数据块的有效数据合并到除所述数据块外有效数据最低的数据块中。
在一些实施方式中,所述判断模块配置用于:将所述预定数量的索引块中不同的子索引全部保留,相同的子索引只保留最新的一个。
在一些实施方式中,系统还包括:标记模块,配置用于响应于数据块被释放,对所述数据块进行回收标记以允许保存新的数据。
在一些实施方式中,系统还包括:暂停模块,配置用于响应于不存在数据块的有效数据小于所述阈值,暂停接收新数据直到下个周期。
本发明实施例的又一方面,还提供了一种计算机设备,包括:至少一个处理器;以及存储器,所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令,所述指令由所述处理器执行时实现如上方法的步骤。
本发明实施例的再一方面,还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果:通过将数据索引与数据分离,数据保存到预先分配的数据块,定期将索引进行合并,按照索引进行数据的合并和回收,减少磁盘的读写数据量。
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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明提供的基于日志结构合并树合并数据的方法的实施例的示意图;
图2为本发明实施例中数据索引和数据分离的示意图;
图3为本发明实施例中索引合并的示意图;
图4为本发明提供的基于日志结构合并树合并数据的计算机设备的实施例的硬件结构示意图;
图5为本发明提供的基于日志结构合并树合并数据的计算机存储介质的实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是,本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量,可见“第一”“第二”仅为了表述的方便,不应理解为对本发明实施例的限定,后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的,本发明实施例的第一个方面,提出了一种基于日志结构合并树合并数据的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的基于日志结构合并树合并数据的方法的实施例的示意图。如图1所示,本发明实施例包括如下步骤:
S1、将磁盘分成预设大小的数据块,将数据保存在数据块并将数据的信息保存在索引块;
S2、每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块,并根据新的索引块的信息判断对应的数据块的有效数据是否小于阈值;
S3、响应于存在多个数据块的有效数据小于阈值,将多个数据块的有效数据进行合并,并释放不存在有效数据的数据块;以及
S4、响应于只存在一个数据块的有效数据小于阈值,将该数据块的有效数据合并到除该数据块外有效数据最低的数据块中。
本发明实施例预先将磁盘分成固定大小的数据块,用来保存数据,数据块不删除,只会重复回收使用来保存数据。将数据保存在数据块中的详细信息作为数据的索引信息,索引信息与数据分开存储。定期将索引合并,将多个旧索引块合并成新的索引块,然后按照合并后的索引信息进行数据在数据块中的合并和回收,及时释放数据块,供重复使用。
将磁盘分成预设大小的数据块,将数据保存在数据块并将数据的信息保存在索引块。索引块和数据块可以使用不同的存储介质保存,索引块使用快速读写介质。将数据保存在数据块的信息作为索引信息,例如起始位置、长度、时间、压缩标记等保存到索引块。图2为本发明实施例中数据索引和数据分离的示意图。如图2所示,数据块1中的data1数据,其索引信息保存到索引块1中的子索引index1。
每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块,并根据新的索引块的信息判断对应的数据块的有效数据是否小于阈值。
在一些实施方式中,所述每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块包括:将所述预定数量的索引块中不同的子索引全部保留,相同的子索引只保留最新的一个。图3为本发明实施例中索引合并的示意图。如图3所示,索引块1和2,合并成新的索引块,index1和index2保留最新的,index3和index4直接保留,形成新的索引块,旧的索引块丢弃。
响应于存在多个数据块的有效数据小于阈值,将多个数据块的有效数据进行合并,并释放不存在有效数据的数据块。响应于只存在一个数据块的有效数据小于阈值,将数据块的有效数据合并到除所述数据块外有效数据最低的数据块中。
在一些实施方式中,方法还包括:响应于数据块被释放,对所述数据块进行回收标记以允许保存新的数据。按照索引块信息回收和整理数据块信息,某数据块不存在任何有效数据(在索引块中能关联到的数据称为有效数据),则标记该数据块回收,可以重新使用来保存新的数据。1.某数据块中的有效数据少于一定的阈值,则进行迁移,将多个低于阈值的数据块进行合并,释放掉不存在有效数据的数据块。
在一些实施方式中,方法还包括:响应于不存在数据块的有效数据小于所述阈值,暂停接收新数据直到下个周期。如果不存在数据块的有效数据小于阈值,则表明所有的数据块都被占用,可以暂停接收新数据以保证数据块具有良好的性能。
本发明通过索引块和数据块分离,合并过程只需要合并索引,并且索引块和数据块分别存储到不同存储介质上,降低了合并过程读取和写入的数据量;数据块预先分配,可重复回收使用,因此数据的删除操作只需要标记回收,不需要进行真正的删除行为,降低磁盘读写。最终降低磁盘读写,提高存储性能。
需要特别指出的是,上述基于日志结构合并树合并数据的方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减,因此,这些合理的排列组合变换之于基于日志结构合并树合并数据的方法也应当属于本发明的保护范围,并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的,本发明实施例的第二个方面,提出了一种基于日志结构合并树合并数据的系统,包括:切分模块,配置用于将磁盘分成预设大小的数据块,将数据保存在所述数据块并将所述数据的信息保存在索引块;判断模块,配置用于每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块,并根据所述新的索引块的信息判断对应的数据块的有效数据是否小于阈值;第一合并模块,配置用于响应于存在多个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述多个数据块的有效数据进行合并,并释放不存在有效数据的数据块;以及第二合并模块,配置用于响应于只存在一个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述数据块的有效数据合并到除所述数据块外有效数据最低的数据块中。
在一些实施方式中,所述判断模块配置用于:将所述预定数量的索引块中不同的子索引全部保留,相同的子索引只保留最新的一个。
在一些实施方式中,系统还包括:标记模块,配置用于响应于数据块被释放,对所述数据块进行回收标记以允许保存新的数据。
在一些实施方式中,系统还包括:暂停模块,配置用于响应于不存在数据块的有效数据小于所述阈值,暂停接收新数据直到下个周期。
基于上述目的,本发明实施例的第三个方面,提出了一种计算机设备,包括:至少一个处理器;以及存储器,存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令,指令由处理器执行以实现如下步骤:S1、将磁盘分成预设大小的数据块,将数据保存在数据块并将数据的信息保存在索引块;S2、每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块,并根据新的索引块的信息判断对应的数据块的有效数据是否小于阈值;S3、响应于存在多个数据块的有效数据小于阈值,将多个数据块的有效数据进行合并,并释放不存在有效数据的数据块;以及S4、响应于只存在一个数据块的有效数据小于阈值,将数据块的有效数据合并到除所述数据块外有效数据最低的数据块中。
在一些实施方式中,所述每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块包括:将所述预定数量的索引块中不同的子索引全部保留,相同的子索引只保留最新的一个。
在一些实施方式中,步骤还包括:响应于数据块被释放,对所述数据块进行回收标记以允许保存新的数据。
在一些实施方式中,步骤还包括:响应于不存在数据块的有效数据小于所述阈值,暂停接收新数据直到下个周期。
如图4所示,为本发明提供的上述基于日志结构合并树合并数据的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图4所示的装置为例,在该装置中包括一个处理器201以及一个存储器202,并还可以包括:输入装置203和输出装置204。
处理器201、存储器202、输入装置203和输出装置204可以通过总线或者其他方式连接,图4中以通过总线连接为例。
存储器202作为一种非易失性计算机可读存储介质,可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块,如本申请实施例中的基于日志结构合并树合并数据的方法对应的程序指令/模块。处理器201通过运行存储在存储器202中的非易失性软件程序、指令以及模块,从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例的基于日志结构合并树合并数据的方法。
存储器202可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储根据基于日志结构合并树合并数据的方法的使用所创建的数据等。此外,存储器202可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中,存储器202可选包括相对于处理器201远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置203可接收输入的用户名和密码等信息。输出装置204可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个基于日志结构合并树合并数据的方法对应的程序指令/模块存储在存储器202中,当被处理器201执行时,执行上述任意方法实施例中的基于日志结构合并树合并数据的方法。
执行上述基于日志结构合并树合并数据的方法的计算机设备的任何一个实施例,可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序。
如图5所示,为本发明提供的上述基于日志结构合并树合并数据的计算机存储介质的一个实施例的示意图。以如图5所示的计算机存储介质为例,计算机可读存储介质3存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序31。
最后需要说明的是,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成,基于日志结构合并树合并数据的方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例,可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
以上是本发明公开的示例性实施例,但是应当注意,在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下,可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外,尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求,但除非明确限制为单数,也可以理解为多个。
应当理解的是,在本文中使用的,除非上下文清楚地支持例外情况,单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是,在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明实施例的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。因此,凡在本发明实施例的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于日志结构合并树合并数据的方法,其特征在于,包括以下步骤:
将磁盘分成预设大小的数据块,将数据保存在所述数据块并将所述数据的信息保存在索引块;
每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块,并根据所述新的索引块的信息判断对应的数据块的有效数据是否小于阈值;
响应于存在多个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述多个数据块的有效数据进行合并,并释放不存在有效数据的数据块;以及
响应于只存在一个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述数据块的有效数据合并到除所述数据块外有效数据最低的数据块中,
方法还包括:响应于不存在数据块的有效数据小于所述阈值,暂停接收新数据直到下个周期。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块包括:
将所述预定数量的索引块中不同的子索引全部保留,相同的子索引只保留最新的一个。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
响应于数据块被释放,对所述数据块进行回收标记以允许保存新的数据。
4.一种基于日志结构合并树合并数据的系统,其特征在于,包括:
切分模块,配置用于将磁盘分成预设大小的数据块,将数据保存在所述数据块并将所述数据的信息保存在索引块;
判断模块,配置用于每隔预定时间合并当前预定数量的索引块以形成新的索引块,并根据所述新的索引块的信息判断对应的数据块的有效数据是否小于阈值;
第一合并模块,配置用于响应于存在多个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述多个数据块的有效数据进行合并,并释放不存在有效数据的数据块;以及
第二合并模块,配置用于响应于只存在一个数据块的有效数据小于所述阈值,将所述数据块的有效数据合并到除所述数据块外有效数据最低的数据块中,
系统还包括:暂停模块,配置用于响应于不存在数据块的有效数据小于所述阈值,暂停接收新数据直到下个周期。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述判断模块配置用于:
将所述预定数量的索引块中不同的子索引全部保留,相同的子索引只保留最新的一个。
6.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,还包括:
标记模块,配置用于响应于数据块被释放,对所述数据块进行回收标记以允许保存新的数据。
7.一种计算机设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及
存储器,所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令,所述指令由所述处理器执行时实现权利要求1-3任意一项所述方法的步骤。
8.一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权利要求1-3任意一项所述方法的步骤。
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