CN102016828B - 数据文件转发框架和在其中删除数据的方法和系统 - Google Patents

数据文件转发框架和在其中删除数据的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于数据文件转发框架中的删除的方法和装置，其中包括计算机程序产品。一种框架包括：互连的计算机系统节点的网络，其中，数据文件被持续地从一个计算机存储器转发到另一计算机存储器，而不存储在该网络中的任何物理存储设备上；耦合到该网络的中央服务器；以及耦合到该网络的删除服务器。

Description

数据文件转发框架和在其中删除数据的方法和系统
技术领域
至少一些这里公开的实施例涉及数据存储，更具体而言涉及数据文件转发框架中的删除。 
背景技术
个人、组织、企业和政府必须存储的数据的量每年都在增长。除了仅仅满足需求以外，组织还面临着其他存储挑战。随着向在线、实时企业和政府的转移，必须保护关键数据免遭由软件或硬件故障导致的丢失或不可访问。目前，许多存储产品不提供完全的故障保护，使用户暴露于数据丢失或不可用的危险。例如，目前市场上的许多存储方案提供了针对诸如处理器故障之类的某些故障模式的保护，但不提供针对诸如盘驱动器故障之类的其他故障模式的保护。许多组织被暴露于由其数据存储系统中的组件故障导致的数据丢失或数据不可用的危险。 
数据存储市场通常被划分成两个主要的部分，即直接附接存储(DAS)和网络存储。DAS包括直接连接到服务器的盘。 
网络存储包括这样的盘：这些盘附接到网络而不是特定的服务器，于是可被该网络上的其他设备和应用所访问和共享。网络存储通常被划分成两个部分，即存储区域网络(SAN)和网络附接存储(NAS)。 
SAN是代表更大的用户网络将不同种类的数据存储设备与相关联的数据服务器互连的高速专用网络(或子网)。通常，SAN是企业的计算资源的整个网络的一部分。存储区域网络通常与其他计算资源紧密集群，但也可利用广域网(WAN)载体技术扩展到远程位置以用于备份和存档存储。 
NAS是在具有其自己的网络地址的情况下设立的硬盘存储，而不是附接到向网络的工作站用户提供应用的本地计算机。通过将存储访问及其管理从本地服务器中移除，应用程序和文件都可被更快地提供，因为它们不竞争相同的处理器资源。NAS被附接到局域网(通常是以太网)并且被指派以IP地址。文件请求被主服务器映射到NAS文件服务器。 
上述所有都共有一个在许多方面都可能是弱点的共同特征，即，数据被存储在诸如盘驱动器、CD驱动器等等之类的物理介质上。 
发明内容
本发明提供了用于数据文件转发框架中的删除的方法和装置，其中包括计算机程序产品。 
在一个方面中，本发明特别提供了一种方法，包括：在互连的计算机系统的网络中(其中在该网络中，数据文件被持续地从一个计算机存储器转发到另一计算机存储器，而不存储在该网络中的任何物理存储设备上)，从耦合到该网络的源系统接收要求删除被持续转发的一数据文件的请求，该请求包括文件名；搜索与该网络中的中央服务器相关联的索引文件以寻找该文件名；从该索引文件中去除该文件名；在该网络中定位由该文件名表示的该数据文件；以及将定位到的数据文件引导至该网络中的不转发或存储数据文件的计算机系统的存储器。 
在另一方面中，本发明特别提供了一种框架，包括：互连的计算机系统节点的网络，其中，数据文件被持续地从一个计算机存储器转发到另一计算机存储器，而不存储在该网络中的任何物理存储设备上；耦合到该网络的中央服务器；以及耦合到该网络的删除服务器。 
本发明的一个或多个实现方式的细节在附图和以下描述中记载。根据描述、附图和权利要求，将清楚本发明的其他特征、方面和优点。 
附图说明
在附图中以示例而非限制方式示出了实施例，附图中相似的标号指示类似的特征。 
图1是示例性框架的框图。 
图2是示例性用户系统的框图。 
图3是示例性网络系统的框图。 
图4是进程的流程图。 
图5是进程的流程图。 
图6是进程的流程图。 
图7是进程的流程图。 
图8是进程的流程图。 
具体实施方式
与以瞬态方式使用数据文件转发从而使得数据文件最终被存储在诸如盘驱动器之类的物理介质上的对等网络不同，本发明是一种持续数据文件转发系统，即通过不断地将数据文件从一个节点存储器转发到另一个节点存储器来存储数据文件。 
如图1所示，示例性框架10包括用户系统12和若干个网络系统14、16、18、20、22。网络系统14、16、18、20、22中的每一个可被认为是框架10中的节点，并且一个这种网络系统可被指定为中央服务器，例如网络系统14，其可占据框架10中的控制位置。节点14、16、18、20、22中的每一个可被建立为受中央服务器14直接控制的、被私人控制的对端网络。对端节点也可以是私有和公共节点的混合，从而不受中央服务器14的直接物理控制。框架10也可以是完全公共的，其中中央服务器14(或者多个服务器)对于任何对端节点不具有直接所有权或直接物理控制。 
在一个示例中，节点14、16、18、22和22被认为是私有网络。在私有网络中，管理员控制节点并且可以指定哪个节点是中央服务器。框架10也可以包括一个或多个额外的节点。例如，节点14、26和28。这些节点24、26和28被认为是一个或多个公共网络的一部分，在这些公共网络中，管理员的控制权很小或者没有控制权。 
如图2所示，用户系统12可包括处理器30、存储器32和输入/输出(I/O)设备34。存储器32可包括诸如Linux、 OS或 
Figure BPA00001253296800032
之类的操作系统(OS)36、一个或多个应用进程38以及存储进程100，这些将在下文中详细描述。应用进程38可包括用户生产力软件，例如OpenOffice或 
Figure BPA00001253296800033
Office。I/O设备34可包括图形用户界面 (GUI)40，用于显示给用户42。 
如图3所示，每个网络系统，例如网络系统14，可包括处理器50和存储器52。存储器52可包括诸如Linux、 
Figure BPA00001253296800041
OS或 
Figure BPA00001253296800042
之类的OS 54、数据文件转发进程200、搜索进程300和取回进程400，这些将在下文中完整描述。 
一个网络系统(例如网络系统22)被指定为删除节点，这将在下面更完整描述。删除节点22的存储器不包括数据文件转发进程200、搜索进程300和取回进程400。被删除节点接收到的任何数据文件不被转发或保存。在删除节点的存储器中接收到的新数据覆写删除节点的存储器接收的旧数据。从效果上来说，删除节点22对转发到它的数据文件充当黑洞。 
在传统系统中，应用进程38需要存储、删除、搜索和取回数据文件。在这些传统系统中，数据文件被存储在本地或远程物理设备上。并且，在一些系统中，该数据文件可被分割成不同的片段或分组，并被本地或远程存储在物理存储介质上。对固定的物理数据存储设备的使用将增加成本、维护、管理并且生成数据的固定物理记录，而无论用户42是否希望如此。 
本发明不使用固定的物理数据存储来存储数据文件。这里，术语“数据文件”用于表示系统处理的所有文件和媒体类型，例如用于数据的文件、程序文件、音频文件、视频文件、图片文件等等。当中央服务器14从存储进程100接收到存储数据文件的请求时，该数据文件被引导至框架10中的节点存储器，然后在该节点存储器处，它持续地被每个网络节点中的数据文件转发进程200从框架10中的一个节点存储器转发到另一节点存储器，而不存储在任何物理存储介质(例如盘驱动器)上。被转发的数据文件在框架10中的任何一个节点的存储器中只驻留非常短的一段时间。数据文件不被存储在任何网络节点中的任何物理存储介质上。 
当中央服务器14从存储进程100接收到取回数据文件的请求时，正在框架10中被从一个节点存储器转发到另一节点存储器的所请求的数据文件被取回。 
以这种方式转发的数据文件可被分段，并且片段被如上所述地转发。 同样，被分段的数据不被存储在任何网络节点中的任何物理存储介质上，而是被从一个节点的存储器转发到另一节点的存储器。 
以这种方式转发的数据文件可被删除，从而不再被从一个节点存储器转发到另一节点存储器。 
如图4所示，存储进程100包括向中央服务器14发送(102)要求存储、取回或删除数据文件的请求。如果该请求是取回数据文件请求，则存储进程100从中央服务器14或网络中的节点接收(104)所请求的数据文件。 
如果对中央服务器14的请求是存储数据文件请求，则存储进程100从中央服务器14接收(106)节点的地址并将数据文件转发(108)到所接收的地址所表示的节点存储器。 
如图5所示，数据文件转发进程200包括从网络中的源系统接收(202)要求存储数据文件的请求。 
进程200将该数据文件引导(204)到网络中的计算机存储器。进程200在与中央服务器14相关联的索引文件中保存(206)该数据文件的文件名并且在一些实现方式中还保存文件类型、用户名和日期戳；该数据文件中包含的实际数据不被存储在任何物理介质上。索引文件用于在搜索进程300期间搜索数据文件，这将在下文中完整描述。进程200对该数据文件的内容的拷贝进行加扰(208)，并且将拷贝的经加扰数据保存(210)在与中央服务器14相关联的物理存储设备上或存储器中。 
例如，假定名为“myfile.txt”的数据文件包括以下文本： 
This is an example of data contained in an exemplary data file.The textherein is maintained as written in the data file and the data filecontinuously forwarded from node memory to node memory withoutstoring on a physical medium. 
对上述数据文件的拷贝加扰(208)在一个示例中将产生以下的经加扰的数据： 
to without storing on a physical medium example node this containedexemplary herein file from maintained text data，and the in continuously is an of forwarded memory 
只有按文件名索引的这个经加扰数据被保存到物理存储-未经加扰的数据文件不被存储在任何物理介质(例如盘驱动器)中。对拷贝的经加扰数据的保存有助于维护安全性和搜索被持续转发的数据文件。 
进程200持续地将该数据文件从网络中的第一计算机存储器转发(212)到其他计算机存储器，而不存储在网络中的任何物理存储设备上。持续转发(212)包括检测网络的特定节点的存储器中该数据文件的存在并且将该数据文件转发到互连的计算机系统节点的网络中的一节点的另一计算机存储器，而不存储在任何物理存储设备上。 
在一个特定示例中，在进入节点的那一点，数据文件中的被转发的数据经历与节点或中央服务器14或用户之间的加密“握手”。这可以是公共或私有加密系统，例如Cashmere系统，其可使用公-私钥。Cashmere解除了加密转发路径和消息有效载荷的耦合，这改善了性能，因为源只需要对每个消息执行使用目的地的唯一公钥的单次公钥加密。其益处在于，只有真实的目的地节点才能够对消息有效载荷解密，而不是相应的中继组中的每一节点都能够。Cashmere提供了这样的能力，即目的地能够发送匿名答复消息，而无需知晓源的身份。这是以类似的方式完成的，其中源创建中继路径，并且以与转发路径类似的方式来对其进行加密。 
在另一示例中，可以利用其他路由方案。 
可基于性能向框架10添加和/或从框架10删除新节点和节点状态。用户可拥有对所有节点的访问权限，或者可被(一个或多个)中央服务器或经由私有、公共或私有-公共网络的特定体系结构而被分割到某些节点或“节点状态”。 
各个节点、节点状态和超节点也可以是公共或私有网络中的外联网对端、无线网络对端、卫星对端节点、Wi-Fi对端节点、宽带节点等等。从任何有效的对端点，在采用相同的安全性系统，以及适合于特定部署的要求的定制方案(例如用于无线对端的无线加密方案等等)的情况下，对端节点或用户可被用作框架10中的路由参与者。 
在进程200中，不是让数据文件被缓存或保持在远程服务器、盘驱动 器或其他固定存储介质中，而是将数据文件从一个节点存储器传递、路由、转发到另一节点存储器。系统上的用户可以授权多个用户拥有对该数据文件的访问权限。 
进程200中的主要目标是生成一种数据存储和管理系统，在该系统中数据文件永远不被固定在物理存储中，而实际上被不断地从一个节点存储器路由/转发到另一节点存储器。数据文件被转发到的节点的路径也可被中央服务器14更改，以便针对系统容量进行调整并且消除数据文件的冗余路径，这些冗余路径可能使网络的安全性减弱，因为在没有此特征的情况下，数据文件路径的概率增大。 
如图6所示，搜索进程300包括接收(302)查询。示例性的查询包括文件名、文件类型、用户名、日期等等。在一个示例中，该查询是一个或多个关键字。搜索进程300对由文件名的索引表示的经加扰文件的数据库进行搜索(304)以寻找该一个或多个关键字的匹配。如果在经加扰的文件之中找到该一个或多个关键字的匹配，则进程300生成(306)包含该一个或多个关键字的文件名的列表。在一个示例中，文件名的列表在输入/输出设备上被显示给用户，以使得用户能够选择这些文件名之一。在另一示例中，所显示的文件名的列表包括关于文件的补充信息，例如文件类型、文件大小、保存日期和/或最后修改日期，等等。进程300接收(308)对所生成的文件名列表中包含的文件名之一的用户选择。用户选择可包括指示出所选文件名的鼠标点击、键盘输入、音频输入等等。 
进程300起动(310)文件取回进程400。 
如图7所示，文件取回进程400利用哈希标记或其他唯一代码在中央服务器处匹配(402)所请求的文件名，该哈希标记或其他唯一代码在数据经由加密握手进入节点时可被节点所“嗅探”。这可以通过侦测(ping)网络中的节点来发生。进程400直接向中央服务器认为数据有可能出现的节点或节点状态发送(404)向用户返回数据的消息。中央服务器能够将其侦测的节点状态的范围限制得越窄，取回就会变得越高效，而且由于到对于中央服务器和能够转发数据的节点之间的事务来说并非必要的节点的不必要消息传递流量带来的负担就越少。 
一旦正确的节点接收到了将节点存储器中的数据转发到请求者的消息，进程400就在节点存储器中将数据转发(406)到请求者并且转发(408)表明数据已被发送到用户的确认消息。此路由消息可被直接发送到中央服务器或者可经由框架10中的其他(一个或多个)节点或(一个或多个)超节点被传递到一个或多个中央服务器。在用户接收到所请求的数据后，用户的应用工作，以自动侦测中央服务器，表明所请求的数据已被接收。从而，框架10在不将数据缓存、下载和/或存储在任何物理存储介质上的情况下创建了数据存储。数据存储和管理是经由从一个节点存储器到另一节点存储器持续路由数据来实现的。 
在另一实施例中，存储进程100仅将经加扰的数据与文件名一起并且在一些情况下还与文件类型、用户名和/或日期戳一起存储，同时自动删除未经加扰的数据文件。 
如果对中央服务器14的请求是删除数据文件请求，则中央服务器14起动文件删除进程500。如图8所示，进程500利用哈希标记或其他唯一代码在中央服务器处匹配(502)要删除的文件，该哈希标记或其他唯一代码在数据经由加密握手进入节点时可被节点所“嗅探”。这可以通过侦测网络中的节点来发生。进程500直接向中央服务器认为数据有可能出现的节点或节点状态发送(504)将数据转发到删除节点28的消息。中央服务器能够将其侦测的节点状态的范围限制得越窄，取回就会变得越高效，而且由于到对于中央服务器和能够转发数据的节点之间的事务来说并非必要的节点的不必要消息传递流量带来的负担就越少。 
进程500在节点存储器中将数据转发(506)到删除节点。进程500从索引中去除(508)数据文件名并且向用户转发(510)表明数据已被删除的确认消息。此路由消息可被直接发送到中央服务器或者可经由框架10中的其他(一个或多个)节点或(一个或多个)超节点被传递到一个或多个中央服务器。 
框架10在不将数据缓存、下载和/或存储在任何物理存储介质上的情况下创建了数据存储。数据存储和管理是经由从一个节点存储器到另一节点存储器持续路由数据来实现的，所转发的数据仅在用户请求将数据从框 架10返回给用户时才被下载。 
本发明的实施例可以用数字电子电路来实现或者用计算机硬件、固件、软件或其组合来实现。本发明的实施例可以实现为计算机程序产品，即被有形地包含在信息载体中(例如，机器可读存储设备中或传播的信号中)、供数据处理装置(例如，可编程处理器、计算机或多个计算机)执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序。计算机程序可以用任何形式的编程语言(包括经编译或解释的语言)来编写，并且它可被以任何形式来部署，包括部署为独立的程序或部署为适合用于计算环境中的模块、组件、子例程或其他单元。计算机程序可被部署为在一个计算机上或者一个地点处的多个计算机或分布在多个地点并通过通信网络互连的多个计算机上执行。 
本发明的实施例的方法步骤可通过一个或多个可编程处理器执行计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出以执行本发明的功能从而来执行。方法步骤也可由专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))来执行，并且本发明的装置可实现为专用逻辑电路。 
适合于执行计算机程序的处理器例如包括通用和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般地，处理器将从只读存储器或随机访问存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。一般地，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，或者操作性地耦合到这种大容量存储设备以从其接收数据或向其传送数据，或者以上两种情况皆有。适合于包含计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，其中例如包括：半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移除盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以被专用逻辑电路所补充或被结合在专用逻辑电路中。 
应理解，以上描述旨在例示而不是限制本发明的范围，本发明的范围由权利要求的范围来限定。其他实施例在权利要求的范围内。 

Claims (7)

1.一种在数据文件转发框架中删除数据的方法，所述数据文件转发框架包括互连的计算机系统节点的网络，在所述互连的计算机系统节点的网络中，一个或多个数据项在节点之间被持续地转发，而不将被转发的一个或多个数据项存储在所述网络中的任何固定存储介质上，其中如果接收到要求取回数据的请求，则被转发的数据项可供取回，所述方法包括：
从耦合到所述网络的源系统接收要求删除被持续转发的数据文件项中的至少一个的请求，该请求包括与要删除的至少一个数据项相关联的文件名；
搜索与所述网络中的中央服务器相关联的索引文件以寻找所述文件名；
从所述索引文件中去除所述文件名；
在所述网络中定位由所述文件名表示的所述至少一个数据项；以及
将定位到的至少一个数据文件项引导至所述网络中的不转发或存储数据项的计算机系统节点。
2.如权利要求1所述的方法，其中，定位包括：
利用表示进入一节点的所述至少一个数据项的哈希标记在所述中央服务器处匹配所述请求；
向被预测具有所述至少一个数据项的节点发送消息；以及
向所述中央服务器发送表明所述至少一个数据项已被删除的确认消息。
3.如权利要求2所述的方法，还包括从所述网络中的不转发数据项的计算机系统节点接收表明所请求的至少一个数据项已被删除的确认。
4.一种数据文件转发框架，包括：
互连的计算机系统节点的网络，其中，一个或多个数据项在节点之间被持续地转发，而不将被转发的一个或多个数据项存储在所述网络中的任何固定存储介质上，其中如果接收到要求取回数据的请求，则被转发的数据项可供取回；
耦合到所述网络的中央服务器；以及
耦合到所述网络的删除服务器；
其中，所述中央服务器适合于：
接收要求删除在所述网络中被持续转发的数据项中的至少一个的请求；
搜索与所述中央服务器相关联的索引文件以寻找表示要被删除的至少一个数据项的文件名；
从所述索引文件中去除所述文件名；
在所述网络中定位由所述文件名表示的所述至少一个数据项；以及
将定位到的至少一个数据项引导至所述删除服务器。
5.如权利要求4所述的框架，其中，定位包括：
利用表示进入一节点的所述至少一个数据项的哈希标记在所述中央服务器处匹配所述请求；
向被预测具有所述至少一个数据项的节点发送消息；以及
向所述中央服务器发送表明所述至少一个数据项已被删除的确认消息。
6.一种在数据文件转发框架中删除数据的系统，所述数据文件转发框架包括互连的计算机系统节点的网络，在所述互连的计算机系统节点的网络中，一个或多个数据项在节点之间被持续地转发，而不将被转发的一个或多个数据项存储在所述网络中的任何固定存储介质上，其中响应于要求取回各数据项的请求，被转发的数据项可供取回，所述系统包括：
用于从耦合到所述网络的源系统接收要求删除被持续转发的数据文件项中的至少一个的请求的装置，该请求包括与要删除的至少一个数据项相关联的文件名；
用于搜索与所述网络中的中央服务器相关联的索引文件以寻找所述文件名的装置；
用于从所述索引文件中去除所述文件名的装置；
用于在所述网络中定位由所述文件名表示的所述至少一个数据项的装置；以及
用于将定位到的至少一个数据文件项引导至所述网络中的不转发或存储数据项的计算机系统节点的装置。
7.如权利要求6所述的系统，其中，用于定位的装置包括：
用于利用表示进入一节点的所述至少一个数据项的哈希标记在所述中央服务器处匹配所述请求的装置；
用于向被预测具有所述至少一个数据项的节点发送消息的装置；以及
用于向所述中央服务器发送表明所述至少一个数据项已被删除的确认消息的装置。
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