一种实现读写共享的方法、系统、设备及介质与流程

1.本发明涉及分布式系统领域，更具体地，特别是指一种实现读写共享的方法、系统、计算机设备及可读介质。


背景技术：

2.分布式存储系统中，基于多客户端混合读写文件时实现的数据一致性功能，现有做法是：客户端在读写文件前需要向元数据服务器申请相应的读写权限及读写缓存权限(读文件时申请读权限和读缓存权限，写文件时申请写权限和写缓存权限)，当有其他客户端写或混合读写该文件向元数据服务器申请权限时，元数据服务器回收其他客户端对该文件读写缓存权限，强制所有客户端对该文件进行同步读写io(输入输出)，即每次读和写操作需要串行执行，在数据写入到存储介质或从存储介质中读取成功前，为确保数据一致性，后续的读/写操作处于阻塞状态。
3.同步读写io导致客户端读写性能下降，尤其当多客户端对同一个文件进行混合读写，且块大小较小时，放大了同步读写io对客户端性能的影响；在科学计算应用的高性能计算场景中，存在多客户端同时读写同一个文件的情况(读写位置不相同)，且对性能要求较高，若在多客户端混合读写文件时，读写串行执行，严重影响计算性能和增加存储介质的读写次数，降低了存储介质寿命，未能充分发挥分布式系统的性能优势。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种实现读写共享的方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，本发明提升了同步读写性能。通过对共享读写的文件赋予一个共享标记，多客户端混合读写该文件时，当客户端持有读写缓存权限或持有共享标志时，允许客户端读写缓存，上层应用程序通过调用相应的数据一致性接口函数来保证数据的一致性；通过放开数据一致性要求，大大提升混合读写或多客户端同时读写时的性能，提升客户端响应能力和分布式系统易用性。
5.基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种实现读写共享的方法，包括如下步骤：响应于准备以读、写或读写混合的方式打开文件，根据操作的类型给所述文件的句柄中的打开方式字段值设置对应的值并添加读写共享标识；响应于成功打开文件，基于所述打开方式字段值和所述读写共享标识向元数据服务器端发出申请权限的请求并接收申请结果；响应于申请权限成功并对所述文件进行读或写，判断当前权限中是否存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限；以及响应于当前权限中存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限，对所述文件进行缓存读或缓存写。
6.在一些实施方式中，方法还包括：响应于接收到回收读写共享权限或回收写缓存权限请求，将缓存中的数据下刷到存储介质后再释放相应权限。
7.在一些实施方式中，方法还包括：响应于接收到回收读写共享权限或回收读缓存权限请求，将缓存中的数据无效后再释放相应权限。
8.在一些实施方式中，所述基于所述打开方式字段值和所述读写共享标识向元数据服务器端发出申请权限的请求并接收申请结果包括：将所述打开方式字段值记录到元数据服务器端文件的元数据字段中，并根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限。
9.在一些实施方式中，所述根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限包括：判断当前是否存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作；以及响应于当前不存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作，根据所述元数据字段返回读缓存权限和/或写缓存权限。
10.在一些实施方式中，所述根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限包括：响应于当前存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作，回收所述客户端的读写共享权限以及读缓存权限和/或写缓存权限。
11.在一些实施方式中，所述根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限包括：响应于回收权限完成，基于所述元数据字段返回读写共享权限以及读缓存权限和/或写缓存权限。
12.本发明实施例的另一方面，提供了一种实现读写共享的系统，包括：标识模块，配置用于响应于准备以读、写或读写混合的方式打开文件，根据操作的类型给所述文件的句柄中的打开方式字段值设置对应的值并添加读写共享标识；申请模块，配置用于响应于成功打开文件，基于所述打开方式字段值和所述读写共享标识向元数据服务器端发出申请权限的请求并接收申请结果；判断模块，配置用于响应于申请权限成功并对所述文件进行读或写，判断当前权限中是否存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限；以及执行模块，配置用于响应于当前权限中存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限，对所述文件进行缓存读或缓存写。
13.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。
14.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。
15.本发明具有以下有益技术效果：提升了同步读写性能。通过对共享读写的文件赋予一个共享标记，多客户端混合读写该文件时，当客户端持有读写缓存权限或持有共享标志时，允许客户端读写缓存，上层应用程序通过调用相应的数据一致性接口函数来保证数据的一致性；通过放开数据一致性要求，大大提升混合读写或多客户端同时读写时的性能，提升客户端响应能力和分布式系统易用性。
附图说明
16.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。
17.图1为本发明提供的实现读写共享的方法的实施例的示意图；
18.图2为本发明提供的实现读写共享的计算机设备的实施例的硬件结构示意图；
19.图3为本发明提供的实现读写共享的计算机存储介质的实施例的示意图。
具体实施方式
20.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。
21.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。
22.本发明实施例的第一个方面，提出了一种实现读写共享的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的实现读写共享的方法的实施例的示意图。
23.如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
24.s1、响应于准备以读、写或读写混合的方式打开文件，根据操作的类型给所述文件的句柄中的打开方式字段值设置对应的值并添加读写共享标识；
25.s2、响应于成功打开文件，基于所述打开方式字段值和所述读写共享标识向元数据服务器端发出申请权限的请求并接收申请结果；
26.s3、响应于申请权限成功并对所述文件进行读或写，判断当前权限中是否存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限；以及
27.s4、响应于当前权限中存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限，对所述文件进行缓存读或缓存写。
28.响应于准备以读、写或读写混合的方式打开文件，根据操作的类型给所述文件的句柄中的打开方式字段值设置对应的值并添加读写共享标识。
29.开启集群读写共享功能，支持高性能计算(hpc)，扩展posix标准接口，新增共享标识o_rws，客户端在以读、写或读写混合的方式打开文件时，给该文件句柄fh中的打开方式字段值mode赋值并追加读写共享标识o_rws，权限字段中以字符
‘
s’表示。
30.响应于成功打开文件，基于所述打开方式字段值和所述读写共享标识向元数据服务器端发出申请权限的请求并接收申请结果。
31.在一些实施方式中，所述基于所述打开方式字段值和所述读写共享标识向元数据服务器端发出申请权限的请求并接收申请结果包括：将所述打开方式字段值记录到元数据服务器端文件的元数据字段中，并根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限。把共享标识附带到元数据服务器的消息中发送到元数据服务器端；元数据服务器处理打开文件消息，并把打开方式字段值记录到元数据服务器端文件的元数据字段mode中。
32.在一些实施方式中，所述根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限包括：判断当前是否存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作；以及响应于当前不存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作，根据所述元数据字段返回读缓存权限和/或写缓存权限。例如，当客户端a写文件时，向元数据服务器申请相应的权限，如果当前没有客户端写该文件时，元数据服务器给客户端授权读(r)，写(w)和读写缓存权限(bc)。
33.在一些实施方式中，所述根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限包括：响应于当前存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作，回收所述客户端的读
写共享权限以及读缓存权限和/或写缓存权限。
34.在一些实施方式中，所述根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限包括：响应于回收权限完成，基于所述元数据字段返回读写共享权限以及读缓存权限和/或写缓存权限。例如，当有客户端b正在读或写该文件时，元数据服务器回收客户端b的读写缓存权限(bc)和授权读写共享权限(s)，并给当前客户端a授权写(w)和读写共享权限(s)。当客户端c读该文件时，若此时有其他客户端d正在写该文件，元数据服务器回收客户端d的读写缓存权限(bc)和授权读写共享权限(s)，其他客户端权限更新成功后，元数据服务器给当前客户端c授权读权限(r)和读写共享权限(s)。
35.在一些实施方式中，方法还包括：响应于接收到回收读写共享权限或回收写缓存权限请求，将缓存中的数据下刷到存储介质后再释放相应权限。当客户端收到元数据服务器回收写缓存权限或读写共享权限时，把缓存中的数据下刷到存储介质中后再释放相应权限。
36.在一些实施方式中，方法还包括：响应于接收到回收读写共享权限或回收读缓存权限请求，将缓存中的数据无效后再释放相应权限。当客户端收到元数据服务器回收读缓存权限或读写共享权限时，把本地缓存中的数据置为无效后再释放相应的权限。通过缓存权限或读写共享权限的授权和回收操作实现读写共享功能，提升单文件的混合读写性能。
37.响应于申请权限成功并对所述文件进行读或写，判断当前权限中是否存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限。响应于当前权限中存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限，对所述文件进行缓存读或缓存写。客户端申请到权限后，当有读缓存权限或读写共享权限时，可以通过缓存读取数据，提升读写性能，否则通过直接读方式读取数据。
38.下面通过客户端和元数据服务器端分别对本发明实施例进行说明：
39.在客户端运行分布式系统和客户端程序，开启读写共享功能和扩展posix标准接口，新增共享标识o_rws；客户端在以读、写或读写混合的方式打开文件时，给该文件句柄fh中的打开方式字段值mode追加读写共享标识o_rws，把该标识附带到发送给元数据服务器的消息中发送到元数据服务器端，文件打开成功后，客户端读/写/混合读写文件时，向元数据服务器申请相应的权限；等待元数据服务器返回权限申请结果；权限申请成功后，在进行读/写时，若持有读写缓存权限或读写共享权限，则进行缓存读或写，如没有则进行直接读或直接写操作；客户端收到元数据服务器回收写缓存权限或读写共享权限时，把缓存中的数据下刷到存储介质中后再释放相应权限；当客户端收到元数据服务器回收读缓存或读写共享权限时，把本地缓存中的数据置为无效后再释放相应的权限，以保持数据的一致性。
40.元数据服务器端接收到客户端打开文件的消息；把打开方式字段值记录到元数据服务器端文件的元数据字段mode中；进行文件打开的相关处理，并把结果返回给客户端；接收到客户端申请读/写/混合读写相应权限的请求；若当前没有客户端写该文件时，元数据服务器给客户端授权读、写和读写缓存权限；若有客户端在读或写该文件时，回收其他客户端的读写缓存权限和授权读写共享权限；其他客户端权限更新成功后，给当前客户端授权读权限/写权限和读写共享权限，并记录到相应的结构中。
41.在高性能场景中，通过放开数据一致性要求，实现共享读写，客户端可以把多次小块写的数据整合成一次写操作，把数据写入到存储介质中，减少了对存储介质的操作次数，提升了写性能；至于数据一致性，则需要上层应用通过调用底层提供的接口来保证，实现开
放式的读写共享。通过读写共享技术，减少客户端与存储介质的交互次数，提升客户端响应能力和提升分布式系统易用性。
42.本发明实施例通过牺牲严格的、标准的数据一致性为代价来提升同步读写性能。通过对共享读写的文件赋予一个共享标记，多客户端混合读写该文件时，当客户端持有读写缓存权限或持有共享标志时，允许客户端读写缓存，上层应用程序通过调用相应的数据一致性接口函数来保证数据的一致性；通过放开数据一致性要求，大大提升混合读写或多客户端同时读写时的性能，提升客户端响应能力和分布式系统易用性。
43.需要特别指出的是，上述实现读写共享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实现读写共享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。
44.基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种实现读写共享的系统，包括：标识模块，配置用于响应于准备以读、写或读写混合的方式打开文件，根据操作的类型给所述文件的句柄中的打开方式字段值设置对应的值并添加读写共享标识；申请模块，配置用于响应于成功打开文件，基于所述打开方式字段值和所述读写共享标识向元数据服务器端发出申请权限的请求并接收申请结果；判断模块，配置用于响应于申请权限成功并对所述文件进行读或写，判断当前权限中是否存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限；以及执行模块，配置用于响应于当前权限中存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限，对所述文件进行缓存读或缓存写。
45.在一些实施方式中，系统还包括第一回收模块，配置用于：响应于接收到回收读写共享权限或回收写缓存权限请求，将缓存中的数据下刷到存储介质后再释放相应权限。
46.在一些实施方式中，系统还包括第二回收模块，配置用于：响应于接收到回收读写共享权限或回收读缓存权限请求，将缓存中的数据无效后再释放相应权限。
47.在一些实施方式中，所述申请模块配置用于：将所述打开方式字段值记录到元数据服务器端文件的元数据字段中，并根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限。
48.在一些实施方式中，所述申请模块配置用于：判断当前是否存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作；以及响应于当前不存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作，根据所述元数据字段返回读缓存权限和/或写缓存权限。
49.在一些实施方式中，所述申请模块配置用于：响应于当前存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作，回收所述客户端的读写共享权限以及读缓存权限和/或写缓存权限。
50.在一些实施方式中，所述申请模块配置用于：响应于回收权限完成，基于所述元数据字段返回读写共享权限以及读缓存权限和/或写缓存权限。
51.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、响应于准备以读、写或读写混合的方式打开文件，根据操作的类型给所述文件的句柄中的打开方式字段值设置对应的值并添加读写共享标识；s2、响应于成功打开文件，基于所述打开方式字段值和所述读写共享标识向元数据服务器端发出申请权限的请求并接收申请结果；s3、响应于申请权限成功并对所述文件进行读或写，判断当前权
限中是否存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限；以及s4、响应于当前权限中存在读缓存权限、写缓存权限或读写共享权限，对所述文件进行缓存读或缓存写。
52.在一些实施方式中，步骤还包括：响应于接收到回收读写共享权限或回收写缓存权限请求，将缓存中的数据下刷到存储介质后再释放相应权限。
53.在一些实施方式中，步骤还包括：响应于接收到回收读写共享权限或回收读缓存权限请求，将缓存中的数据无效后再释放相应权限。
54.在一些实施方式中，所述基于所述打开方式字段值和所述读写共享标识向元数据服务器端发出申请权限的请求并接收申请结果包括：将所述打开方式字段值记录到元数据服务器端文件的元数据字段中，并根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限。
55.在一些实施方式中，所述根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限包括：判断当前是否存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作；以及响应于当前不存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作，根据所述元数据字段返回读缓存权限和/或写缓存权限。
56.在一些实施方式中，所述根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限包括：响应于当前存在客户端对所述文件进行读操作和/或写操作，回收所述客户端的读写共享权限以及读缓存权限和/或写缓存权限。
57.在一些实施方式中，所述根据所述元数据字段和所述读写共享标识返回相应的权限包括：响应于回收权限完成，基于所述元数据字段返回读写共享权限以及读缓存权限和/或写缓存权限。
58.如图2所示，为本发明提供的上述实现读写共享的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
59.以如图2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。
60.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2中以通过总线连接为例。
61.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，如本技术实施例中的实现读写共享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实现读写共享的方法。
62.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实现读写共享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。
63.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。
64.一个或者多个实现读写共享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实现读写共享的方法。
65.执行上述实现读写共享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。
66.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。
67.如图3所示，为本发明提供的上述实现读写共享的计算机存储介质的一个实施例的示意图。以如图3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。
68.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，实现读写共享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。
69.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。
70.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。
71.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。
72.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。
73.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。