CN102112982B - 多归属地数据转发存储 - Google Patents

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Abstract

提供了用于多归属地数据转发存储，包括计算机程序产品的方法和装置。方法包括：在具有多个非环回网络地址的计算机系统中，接收存储数据的请求；将数据指引到可用于接收数据的与第一非环回网络地址相关联的内存位置；连续地将数据从与第一非环回网络地址相关联的内存位置转发到在计算机系统中与另一非环回网络地址相关联的内存位置，而不存储在计算机系统中的任何物理存储设备上。连续地转发能够包括：在与具体非环回网络地址相关联的内存位置中检测数据的存在；以及在计算机中，将数据转发到另一非环回网络地址的另一内存位置，而不存储在任何物理存储设备上。

Description

多归属地数据转发存储
技术领域
此处公开的实施例中的至少一些涉及数据存储，并且更具体地，涉及多归属地(multi-homed)数据转发存储。
背景技术
必须被个人、组织，商家和政府所存储的数据量每年在增长。除了仅仅赶上需求外，组织面临着其他存储挑战。随着转向在线、实时的商家和政府，关键数据必须被保护以防止由于软件或硬件故障引起的丢失或不可访问。现今，许多存储产品并未提供完整的故障保护，并且将用户置身于数据丢失或不可用的风险之中。例如，现今，市场上的许多存储解决方案提供对诸如处理器故障之类的一些故障模式的防御，但是并不防御诸如磁盘驱动故障之类的其他故障。由于在其数据存储系统中的组件故障，许多组织被置于数据丢失或数据不可用的风险之中。
数据存储市场通常被分为两个主要部分，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。
网络存储包括附接到网络而非具体服务器的盘，并且然后能够被在该网络上的其他设备和应用所访问和共享。网络存储通常被分为两个部分，即，存储区域网络(SAN)和网络附接存储(NAS)。
SAN是高速专用网络(或子网)，其代表更大的用户网络，将不同类型的数据存储设备与相关联的数据服务器互联。通常，SAN是企业的计算资源的整个网络的一部分。存储区域网络通常群集(cluster)在其他计算资源附近，但是通过利用广域(WAN)网络承载技术，也可扩展到远端位置以用于备份和存档。
NAS是硬盘存储器，其以自身的网络地址被建立，而非被附接到为网络工作站用户供应应用的本地计算机。通过从本地服务器移除存储访问及其管理，应用编程和文件二者能够被更快地服务，因为它们不再竞争相同的处理器资源了。NAS被附接到本地局域网(通常，是以太网)并且被指派IP地址。文件请求由主服务器映射到NAS文件服务器。
所有上述共享一个公共的特征，其在很多方面能够是“阿喀琉斯之踵”(Achilles tendon)，即，数据被存储在物理介质上，诸如盘驱动器、CD驱动器等等。
发明内容
本发明提供了包括计算机程序产品的用于多归属地数据转发存储的方法和装置。
一般而言，在一方面，本发明以方法为特征，该方法包括：在具有多个非环回网络地址的计算机系统中，接收存储数据的请求；将数据指引到可用于接收数据的与第一非环回网络地址相关联的内存位置；连续地将数据从与第一非环回网络地址相关联的内存位置转发到在计算机系统中与另一非环回网络地址相关联的内存位置，而不存储在计算机系统中的任何物理存储设备上。连续地转发能够包括：在与具体非环回网络地址相关联的内存位置中检测数据的存在；以及在计算机中，将数据转发到另一非环回网络地址的另一内存位置，而不存储在任何物理存储设备上。
在另一方面，本发明以系统为特征，该系统包括：处理器；多个网络接口，该网络接口中的每一个包括独特的非环回因特网协议(IP)地址；以及包括数据转发存储处理的内存。该数据转发存储处理能够包括：接收存储数据的请求；将数据指引到可用于接收数据的与第一非环回网络地址相关联的内存位置；连续地将数据从与第一非环回网络地址相关联的内存位置转发到在计算机系统中与另一非环回网络地址相关联的内存位置，而不存储在计算机系统中的任何物理存储设备上。该连续地转发能够包括：在与具体非环回网络地址相关联的内存位置中检测所述数据的存在；以及在计算机中，将数据转发到另一非环回网络地址的另一内存位置，而不存储在任何物理存储设备上。
本发明的一个或多个实现的细节在附图和以下描述中给出。本发明另外的特征、方面和优点将从说明、附图，和权利要求中变得明显。
附图说明
实施例通过示例而非限制被示出在附图的图中，其中，相似的标号指示相似的元件。
图1是示例性网络的框图。
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是处理的流程图。
图5是处理的流程图。
图6是处理的流程图。
具体实施方式
不同于对等网络(其以瞬态的形式利用数据转发，使得数据最终被存储在诸如磁盘驱动器之类的物理介质上)，本发明是连续的数据转发系统，即通过将数据连续地从一个节点内存转发到另一节点内存，来存储数据。
如图1所示，示例性网络10包括用户系统12和多个网络系统14、16、18、20，22。网络系统14、16、18、20，22中的每一个能够被认为是在网络10中的节点，并且一个这样的网络系统可被指定为中央服务器，诸如，网络系统14，其可承担在网络10中的控制位置。节点14、16、18、20，22中的每一个可被建立为在中央服务器14的直接控制下的私自受控的对等点网络。对等节点还可以是私有和公共节点的混合，并且因此并不在中央服务器14的直接物理控制之下。网络10还可以是完全公共的，其中，中央服务器14(或多个服务器)不具有对对等节点中任一个的直接所有权或直接物理控制。
如图2所示，用户系统12能够包括处理器30，内存32和输入/输出(I/O)设备34。内存32能够包括操作系统(OS)36，诸如Linux、Apple
Figure BPA00001309348000031
OS或视窗
Figure BPA00001309348000032
一个或多个应用处理38，以及存储处理100(在以下详细说明)。应用处理38能够包括用户生产软件，诸如OpenOffice或微软
Figure BPA00001309348000041
Office。I/O设备34能够包括图形用户接口(GUI)40，以用于向用户42显示。
如图3所示，网络系统中的每一个(诸如网络系统14)能够包括处理器50和内存52。内存52能够包括OS 54(诸如，Linux，Apple
Figure BPA00001309348000042
OS或视窗)和数据转发处理200(在以下详细说明)。
在传统的系统中，应用处理38需要存储和检索数据。在这些传统系统中，数据被存储在本地或远端物理设备上。并且，在一些系统中，该数据能够被分割成不同片或分组，并且被本地存储或远程存储在物理存储介质上。使用固定物理数据存储设备增加了花销、维护、管理，并且生成数据的固定物理记录，不管这是否是用户42所希望的。
本发明并不利用固定物理数据存储器来存储数据。当来自存储处理100的存储数据的请求被中央服务器14接收时，数据被指引到网络10中的节点，其中，然后，其被每个网络节点中的数据转发处理200在网络10中从节点内存转发到节点内存，而不在诸如磁盘驱动器的任何物理存储介质上存储。被转发的数据仅在网络10中的任一节点的内存中驻留很短的时段。数据并不存储在任何网络节点的任何物理存储介质上。
以相似的方式，当检索数据的请求被中央服务器14从存储处理100接收时，所请求的数据(其正在网络10中从节点内存转发到节点内存)被检索。
以这种方式转发的数据能够被分割并且分割段按上述被转发。被分割数据仍旧不存储在任何网络节点的任何物理存储介质上，而是仅被从一个节点的内存转发到另一节点的内存。
如图4所示，存储处理100包括向中央服务器14发送(102)存储或检索数据的请求。如果请求是检索数据请求，则存储处理100从中央服务器14或网络中的节点接收所请求的数据。
如果向中央服务器14的请求是存储数据请求，则存储处理100从中央服务器14接收(104)节点的地址并将数据转发(106)到由所接收的地址所代表的节点内存。
如图5所示，数据转发处理200包括接收(202)存储或检索数据的请求。如果接收到的请求是存储数据的请求，则数据转发处理200确定(204)可在内存中接收数据的节点的地址。该确定(204)能够包括乒(ping)网络并且确定网络中的哪些节点是可用的、或确定网络中的哪个节点具有最小的流量、或确定网络中的哪个节点具有最大的可用内存，或这些或其他因素的任意组合。
处理200向用户系统发送(206)消息，该消息带有请求者转发数据去往的具体节点的地址。
处理200检测(208)在节点内存中数据的存在。处理200将内存中的数据转发(210)到节点网络中的另一节点并继续重复数据的检测(208)和从节点内存到节点内存的转发(210)。当数据到达任意节点内存时，处理200将时间戳贴附(affix)(212)到数据。
转发(210)能够包括乒网络中的节点以确定在网络中哪些节点是可用的、或确定网络中的哪个节点具有最小的流量、或确定网络中的哪个节点具有最大的可用内存，或这些或其他因素的任意组合。
在一个具体的实施例中，在进入节点时，数据经历与节点或中央服务器14或用户的加密的“握手”。这能够是公共的或私有的加密系统，诸如Cashmere系统(其能够使用公钥-私钥)。Cashmere将加密转发路径和消息有效载荷解耦合，这改善了性能，因为源仅需在使用目的地的独特公钥的每个消息上执行单个公钥加密。这具有如下益处：仅真正的目的地节点将能够解密消息有效载荷而非在对应中继组中的每个节点。Cashhmere提供了目的地能够无需知道源的身份而发送匿名回复消息的能力。这是以相似的方式完成的，其中，源创建了回复路径并以与转发路径相似的方式对其进行加密。
在另一示例中，利用了其他路由方案。
如果接收到的请求是检索正被连续地从节点内存转发到节点内存的数据的请求，则数据转发处理200在中央服务器14处利用散列标示(hashmark)或其他独特代码(当数据经由加密握手进入到节点时，其能够被“嗅探”)进行匹配(214)。这能够通过乒网络中的节点发生。处理200将把数据直接返回到用户的消息发送(216)到中央服务器14认为数据将可能出现的节点或节点状态。中央服务器14越能够将其乒到的节点状态变窄，检索就将变得越有效并且到中央服务器14和能够转发数据的节点间的事务处理所不必须的节点的不必要的消息流量所带来的负担越小。
一旦正确的节点接收到将在节点内存中的数据转发到请求者的消息，则处理200将在节点内存中的数据转发(218)到请求者并且转发(200)数据已经被发送到用户的确认消息。该路由消息可被直接发送到中央服务器14或可经由网络10中的其他一个或多个节点或一个或多个超级节点被传递给中央服务器14或多个服务器。当用户接收到所请求的数据时，用户的应用运行以自动乒中央服务器14：已接收到所请求的数据。因此，网络10创建了无需在任何物理存储介质上缓存、下载和/或存储数据的数据存储。数据存储和管理经由从节点内存到节点内存的连续的数据路由被实现，所转发的数据仅当用户向网络10请求将被返回到用户的数据时才被下载。
基于性能，新的节点和节点状态可被从网络10添加和/或删除。用户可具有对所有节点的访问权，或可通过一个或多个中央服务器或经由私有、公共，或私有-公共网络的具体体系结构而被分割到某些节点或“节点状态”。
各个节点、节点状态和超级节点还可以是公共或私有网络中的外部网对等点、无线网络对等点、卫星对等节点、Wi-Fi对等节点、宽带网，等等。相对于任意有效的对等点，对等节点或用户可被用作网络10中的路由参与者，所述任意有效的对等点采用了同样的安全系统，以及适应于具体部署的严密性的定制的解决方案(诸如，针对无线对等点的无线加密方案，等等)。
在处理200，数据未被缓存或保留在远端服务器、硬驱动器或其他固定的存储介质中，而是，数据被从节点内存到节点内存传递、路由，转发。数据只有到被授权的用户要求数据时才被下载。系统上的用户可以授权多个用户访问数据。
处理200的主要目标是生成数据转发存储和管理系统，其中，数据从不固定在物理存储器中，而是实际上，在网络中被从节点内存连续的路由/转发到节点内存。数据被转发的路径还可被中央服务器14所改变，以针对系统能力进行调整，并消除数据的冗余路径，由于没有该特征时数据路径的更高概率，该数据的冗余路径可减弱网络的安全性。
节点通常具有一个网络接口和一个相关联的网络地址。但是，节点可包括多个网络接口，每个网络接口带有其自身相关联的非环回(non-loopback)网络地址，诸如，非环回因特网协议(IP)地址。另外，节点可包括带有多个相关联的非环回网络地址的网络接口，所述非环回网络地址例如是多个非环回IP地址。这种节点被称为“多归属地节点”。
例如，因特网工程任务组(IETF)已经开发了IP版本6(IPv6)。由IPv6所提供的层次结构可改变感知网络中多归属地设备的方式。在IPv4中，多归属地被一般看作是使用多个网络接口的主机或系统。相反地，在IPv6中的主机可仅具有一个网络接口，但是响应于多个全局IPv6地址、链路局部(link-local)地址，以及站点局部(site-local)地址。结果是，几乎在IPv6网络中的每个主机都能够是多归属地主机。
处理200能够在包括多个IP(IP)地址(例如，在IPv6中的2001:db8::1、2001:db8::2，和2001:db8::3)但仅包括一个物理上游链路的单个计算机系统中被修改和启动。
如上所述，当设备具有多于一个接口，且接口中的每一个被附接到不同网络(可在多归属地网络内)时，该设备能够是多归属地的(例如，主机中心的多归属地)。另外，在IPv6中，每个接口能够具有多个地址，这意味着即便通过单个接口，主机也能够是多归属地的。
多归属地能够提供某种程度的对故障的恢复力/冗余(链路、硬件、协议，其他)，并且还启动诸如负载均衡的特征。另外，多归属地能够被用于基于策略、出于诸如与不同流相关联的成本、一天中的时间等等的非技术原因，来区分流量。对于高度分布式的企业，其还能够作为涉及企业的地理分布的帮助，并且作为改善诸如实时协议的延迟和跳数的减少之类的本地性能的流量工程机制。
利用单链路多IP地址(空间)的多归属地，经修改的处理200在具有多个被指派的IP地址的单个计算机内的内存中转发数据。当计算机被关机或经历故障，例如断电时，在内存中正被转发的所有数据被自动转发到网络10中的节点内存中，其中，根据处理200，其连续地被在网络10中从节点内存到节点内存地路由/转发。当计算机恢复供电时，数据从网络10中恢复/重新载入，并且然后，连续地在计算机的内存中被转发，而从不被固定在物理存储器中。
在单个计算机系统中从内存位置被转发到内存位置的数据还能够被周期性地转发到网络10，以提供备份和冗余。
如图6所示，数据转发处理300包括接收(302)存储或检索数据的请求。如果已接收的请求是存储数据的请求，则数据转发处理300确定(304)可用于接收数据的与IP地址相关联的内存位置。
处理300发送(306)一消息，该消息带有与让请求者转发数据的IP地址相关联的内存位置。
处理300检测(308)内存位置中数据的存在。处理300将在内存位置中的数据转发(310)到在计算机内与另一IP地址相关联的另一内存位置，并且继续重复检测(308)和将数据从与一个IP地址相关联的内存位置转发(310)到与另一IP地址相关联的内存位置。
如果已接收到的请求是检索正被连续地从内存位置转发到内存位置的数据的请求，则数据转发处理300定位(312)正被在内存中转发的所请求的数据，并且将已定位的数据返回(314)给请求者。
因此，在单个系统中的与多个IP地址相关联的内存创建了不在任何物理存储介质上缓存、下载和/或存储数据的数据存储。数据存储和管理经由将数据从与一个IP地址相关联的内存位置连续的路由到与另一IP地址相关联的内存位置而被完成。
本发明能够被实现以实现以下优点中的一个或多个。网络创建了不缓存或下载的数据存储。数据存储和管理经由对数据的不断路由而被实现。
本发明的实施例能够被实现在数字电子电路中、或计算机硬件、固件、软件中，或其组合。本发明的实施例能够被实现为计算机程序产品，即，有形地体现在信息载体中的计算机程序，例如，在机器刻度存储设备或被传播的信号中，以用于被数据处理装置执行或控制其操作，所述数据处理装置例如是可编程处理器、计算机或多个计算机。计算机程序能够以任意形式的编程语言书写，包括编译语言或解释语言，并且其能够被以任意形式部署，包括作为单独程序或作为模块、组件、子例程，或其他适于在计算环境中使用的单元。计算机程序能够被部署以在一个站点或分布在多个站点上的一个计算机或多个计算机上被执行，并且通过通信网络互联。
本发明的实施例的方法的步骤能够被一个或多个可编程处理器执行，该可编程处理器执行计算机程序，以通过对输入数据进行运算和生成输出来执行本发明的功能。方法步骤还能够被专用逻辑电路执行，并且本发明的装置能够被实现为专用逻辑电路，例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
适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二者，以及任意类型的数字计算机的任意一个或多个处理器。一般而言，处理器将从只读存储器或随机访问存储器或二者接收指令和数据。计算机的重要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设备。一般而言，计算机还将包括一个或多个用于存储数据的海量存储设备，例如磁盘、磁光盘，或光盘，或可操作地被耦合到所述海量存储设备以从其接收数据或发送数据或二者兼而有之。适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，例如包括：半导体存储设备，例如，EPROM、EEPROM，和闪存设备；磁盘，例如，内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器能够被专用逻辑电路所补充或合并到专用逻辑电路中。
应当理解，以上描述意欲解释而非限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求所定义。其他实施例在以下权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种数据转发存储的方法，所述方法包括：
在具有多个非环回网络地址的计算机系统中，接收存储至少一个数据项目的请求；
将所述至少一个数据项目指引到可用于接收所述至少一个数据项目的与非环回网络地址相关联的节点内存；以及
连续地将所述至少一个数据项目从与非环回网络地址相关联的一个节点内存转发到在所述计算机系统中与另一非环回网络地址相关联的另一节点内存，而不将所转发的至少一个数据项目存储在所述计算机系统中的任何固定存储介质上，所述连续地转发包括：
在与具体非环回网络地址相关联的节点内存中检测所述至少一个数据项目的存在；以及
将所述至少一个数据项目从与非环回网络地址相关联的一个节点内存转发到在所述计算机系统中与另一非环回网络地址相关联的另一节点内存，而不将所转发的至少一个数据项目存储在任何固定存储介质上，所述所转发的至少一个数据项目可供响应于检索所述至少一个数据项目的请求而检索。
2.如权利要求1所述的方法，其中，连续地转发还包括对与所述具体非环回网络地址相关联的节点内存中的所述至少一个数据项目应用时间戳。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个非环回网络地址是非环回因特网协议IP地址。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
接收检索正被在所述计算机系统中连续地转发的所述至少一个数据项目的请求；以及
响应于检索所述至少一个数据项目的请求，从所述计算机系统中的与非环回网络地址相关联的节点内存处检索所述至少一个数据项目。
5.如权利要求4所述的方法，其中，检索包括：
利用散列标示来匹配所述至少一个数据项目请求，该散列标示代表进入与非环回网络地址相关联的节点内存的所述至少一个数据项目；以及
将来自与所述非环回网络地址相关联的节点内存的所述至少一个数据项目转发给请求者。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述计算机系统包括如下设备中的一个：无线设备、个人数据助理PDA，膝上笔记本或个人计算机PC。
7.一种数据转发存储的设备，所述设备包括：
用于在具有多个非环回网络地址的计算机系统中接收存储至少一个数据项目的请求的装置；
用于将所述至少一个数据项目指引到可用于接收所述至少一个数据项目的与非环回网络地址相关联的节点内存的装置；以及
用于连续地将所述至少一个数据项目从与非环回网络地址相关联的一个节点内存转发到在所述计算机系统中与另一非环回网络地址相关联的另一节点内存而不将所转发的至少一个数据项目存储在所述计算机系统中的任何固定存储介质上的装置，所述用于连续地转发的装置包括：
用于在与具体非环回网络地址相关联的节点内存中检测所述至少一个数据项目的存在的装置；以及
用于将所述至少一个数据项目从与非环回网络地址相关联的一个节点内存转发到在所述计算机系统中与另一非环回网络地址相关联的另一节点内存，而不将所转发的至少一个数据项目存储在任何固定存储介质上的装置，所述所转发的至少一个数据项目可供响应于检索所述至少一个数据项目的请求而检索。
8.如权利要求7所述的设备，其中，用于连续地转发的装置还包括用于对与所述具体非环回网络地址相关联的节点内存中的所述至少一个数据项目应用时间戳的装置。
9.如权利要求7所述的设备，其中，所述多个非环回网络地址是非环回因特网协议IP地址。
10.如权利要求7所述的设备，还包括：
用于接收检索正被在所述计算机系统中连续地转发的所述至少一个数据项目的请求的装置；以及
用于响应于检索所述至少一个数据项目的请求，从所述计算机系统中的与非环回网络地址相关联的节点内存处检索所述至少一个数据项目的装置。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述用于检索的装置包括：
用于利用散列标示来匹配所述至少一个数据项目请求的装置，该散列标示代表进入与非环回网络地址相关联的节点内存的所述至少一个数据项目；以及
用于将来自与所述非环回网络地址相关联的节点内存的所述至少一个数据项目转发给请求者的装置。
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