云存儲(chǔ)環(huán)境中基于一致性的服務(wù)級(jí)協(xié)定的制作方法
【專利說(shuō)明】云存儲(chǔ)環(huán)境中基于一致性的服務(wù)級(jí)協(xié)定
[0001]背景
[0002]云存儲(chǔ)服務(wù)(諸如流行的“NoSQL”類數(shù)據(jù)存儲(chǔ))已經(jīng)被設(shè)計(jì)成滿足從社交網(wǎng)絡(luò)到電子商務(wù)的各種應(yīng)用的需求。此類存儲(chǔ)服務(wù)將應(yīng)用數(shù)據(jù)復(fù)制在多個(gè)機(jī)器上以使其高度可用并且改善性能。許多提供松弛形式的一致性、最終一致性，以便實(shí)現(xiàn)彈性可擴(kuò)展性和良好性能，而一些爭(zhēng)取強(qiáng)一致性以維持單副本可串行性的語(yǔ)義。為了在即使全面的數(shù)據(jù)中心故障期間也允許本地訪問(wèn)和確保數(shù)據(jù)生存性，許多存儲(chǔ)系統(tǒng)提供將數(shù)據(jù)復(fù)制到世界的不同區(qū)域的選項(xiàng)，稱作“地域復(fù)制”。
[0003]隨著數(shù)據(jù)在世界級(jí)范圍上被復(fù)制，在性能和一致性之間固有的折衷由于各數(shù)據(jù)中心間的高通信等待時(shí)間而被擴(kuò)大。具有不同一致性的讀之間的性能差異可能是巨大的。強(qiáng)一致性讀一般涉及多個(gè)副本或被主站點(diǎn)服務(wù)，而最終一致性讀可由最近的副本來(lái)答復(fù)。即使在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，也已經(jīng)測(cè)出強(qiáng)一致性讀的等待時(shí)間是具有較弱會(huì)話保證的讀的八倍。通過(guò)地域復(fù)制，性能差異可能超過(guò)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0004]概述
[0005]提供應(yīng)用編程接口，該應(yīng)用編程接口允許應(yīng)用指派多個(gè)服務(wù)級(jí)協(xié)定給它們的事務(wù)，這些事務(wù)對(duì)所復(fù)制的云存儲(chǔ)服務(wù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀和寫。該服務(wù)級(jí)協(xié)定包括等待時(shí)間界限和一致性保證。應(yīng)用可進(jìn)一步根據(jù)服務(wù)級(jí)協(xié)定的合需性向服務(wù)級(jí)協(xié)定中的每一個(gè)服務(wù)級(jí)協(xié)定指派效用值。監(jiān)視器組件針對(duì)等待時(shí)間和一致性來(lái)監(jiān)視云存儲(chǔ)服務(wù)中的各副本節(jié)點(diǎn)，并且在從應(yīng)用收到事務(wù)時(shí)，監(jiān)視器確定副本節(jié)點(diǎn)中的哪一些可能在滿足服務(wù)級(jí)協(xié)定中的服務(wù)級(jí)協(xié)定中的任一個(gè)的情況下來(lái)履行該事務(wù)。在可以滿足多個(gè)服務(wù)級(jí)協(xié)定的情況，選擇可以根據(jù)具有最大預(yù)期效用的服務(wù)級(jí)協(xié)定來(lái)履行該事務(wù)的副本節(jié)點(diǎn)?？梢曰谒鶟M足的服務(wù)級(jí)協(xié)定的效用針對(duì)事務(wù)向該應(yīng)用收費(fèi)。
[0006]在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，服務(wù)級(jí)協(xié)定由計(jì)算設(shè)備選擇。事務(wù)請(qǐng)求由計(jì)算設(shè)備生成。所生成的事務(wù)請(qǐng)求和所選擇的服務(wù)級(jí)協(xié)定由計(jì)算設(shè)備提供。與該事務(wù)請(qǐng)求相關(guān)聯(lián)的結(jié)果以及遵從了服務(wù)級(jí)協(xié)定的指示由計(jì)算設(shè)備接收。
[0007]在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，事務(wù)請(qǐng)求在計(jì)算設(shè)備處被收到。事務(wù)請(qǐng)求包括多個(gè)服務(wù)級(jí)協(xié)定。有關(guān)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息在計(jì)算設(shè)備處被收到。基于服務(wù)級(jí)協(xié)定和有關(guān)節(jié)點(diǎn)的信息，由計(jì)算設(shè)備確定是否能在一個(gè)節(jié)點(diǎn)處根據(jù)服務(wù)級(jí)協(xié)定中的任一個(gè)來(lái)履行該事務(wù)請(qǐng)求。如果確定能在一個(gè)節(jié)點(diǎn)處根據(jù)服務(wù)級(jí)協(xié)定中的任一個(gè)來(lái)履行該事務(wù)請(qǐng)求，則在該節(jié)點(diǎn)處根據(jù)服務(wù)級(jí)協(xié)定中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)履行該事務(wù)請(qǐng)求，并且由計(jì)算設(shè)備提供在該節(jié)點(diǎn)處根據(jù)服務(wù)級(jí)協(xié)定中的一個(gè)或多個(gè)履行了該事務(wù)的指示。
[0008]提供本概述以便以簡(jiǎn)化的形式介紹將在以下【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的一些概念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不旨在標(biāo)識(shí)出所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保護(hù)的主題的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0009]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，可以更好地理解以上概述以及以下對(duì)說(shuō)明性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明。出于說(shuō)明各實(shí)施例的目的，在附圖中示出各實(shí)施例的示例性構(gòu)造；然而，各實(shí)施例不局限于所公開的具體方法和手段。在附圖中:
[0010]圖1是用于在云存儲(chǔ)服務(wù)中啟用服務(wù)級(jí)協(xié)定的示例環(huán)境的圖示；
[0011]圖2是示例服務(wù)級(jí)協(xié)定引擎和示例節(jié)點(diǎn)的圖示；
[0012]圖3是用于提供事務(wù)請(qǐng)求和多個(gè)服務(wù)級(jí)協(xié)定給云存儲(chǔ)服務(wù)的方法的實(shí)現(xiàn)的操作流程；
[0013]圖4是用于根據(jù)多個(gè)服務(wù)級(jí)協(xié)定履行事務(wù)請(qǐng)求的方法的實(shí)現(xiàn)的操作流程；以及
[0014]圖5是根據(jù)所提供的系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)的計(jì)算系統(tǒng)環(huán)境的框圖。
[0015]詳細(xì)描述
[0016]圖1是用于在云存儲(chǔ)服務(wù)中啟用服務(wù)級(jí)協(xié)定的示例環(huán)境100的圖示。環(huán)境100可以包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)120互相通信的客戶端設(shè)備110和云存儲(chǔ)服務(wù)150。網(wǎng)絡(luò)120可以是包括公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、蜂窩電話網(wǎng)和分組交換網(wǎng)(例如，因特網(wǎng))的各種網(wǎng)絡(luò)類型。
[0017]在一些實(shí)現(xiàn)中，客戶端設(shè)備110可以包括臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、膝上計(jì)算機(jī)、PDA、智能電話、蜂窩電話或任意啟用WAP的設(shè)備或能夠直接或間接與網(wǎng)絡(luò)120對(duì)接的任意其它計(jì)算設(shè)備。例如，可使用諸如圖5中所示的計(jì)算設(shè)備500的通用計(jì)算設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)客戶端設(shè)備110。盡管僅示出一臺(tái)客戶端設(shè)備110，但這僅用于說(shuō)明目的，對(duì)于可被支持的客戶端設(shè)備110的數(shù)量不存在限制。
[0018]云存儲(chǔ)服務(wù)150可以提供分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理服務(wù)給客戶端設(shè)備110。可以使用各種云計(jì)算系統(tǒng)(諸如微軟的WINDOWS AZURE)來(lái)實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)服務(wù)150?？梢允褂闷渌品?wù)。
[0019]云存儲(chǔ)服務(wù)150可以包括多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)180 ( S卩，節(jié)點(diǎn)180a-n)。節(jié)點(diǎn)180可以提供計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)給客戶端設(shè)備110。具體而言，節(jié)點(diǎn)180可以為客戶端設(shè)備110存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，并且可為客戶端設(shè)備110從所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)象中檢索數(shù)據(jù)值?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)通用計(jì)算設(shè)備(諸如計(jì)算系統(tǒng)500)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)180中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。盡管僅示出四個(gè)節(jié)點(diǎn)180，但這僅出于說(shuō)明目的，對(duì)于可支持的節(jié)點(diǎn)180的最小數(shù)目或最大數(shù)目不存在限制。
[0020]云存儲(chǔ)服務(wù)150可以提供計(jì)算和數(shù)據(jù)服務(wù)給在客戶端設(shè)備110上執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用115?？梢允褂迷拼鎯?chǔ)服務(wù)150的應(yīng)用115的示例可以包括在線購(gòu)物應(yīng)用、電子郵件應(yīng)用、社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和游戲應(yīng)用?？梢灾С制渌愋偷膽?yīng)用115。
[0021]在一些實(shí)現(xiàn)中，云存儲(chǔ)服務(wù)150可以接收和履行來(lái)自客戶端設(shè)備110的應(yīng)用115的一個(gè)或多個(gè)事務(wù)請(qǐng)求117。事務(wù)請(qǐng)求117可以包括put (發(fā)送)請(qǐng)求和get (獲取)請(qǐng)求。put請(qǐng)求可以是在數(shù)據(jù)對(duì)象處存儲(chǔ)數(shù)據(jù)值的請(qǐng)求，而get請(qǐng)求可以是從數(shù)據(jù)對(duì)象檢索所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值的請(qǐng)求。get請(qǐng)求可以包括鍵118，該鍵118在云存儲(chǔ)服務(wù)150中唯一地標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)對(duì)象?？梢詮乃鶚?biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)象讀該數(shù)據(jù)值。數(shù)據(jù)對(duì)象可以被存儲(chǔ)在云服務(wù)存儲(chǔ)150中的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)180處。一系列事務(wù)請(qǐng)求117可以被編組在一起成為本文中所稱的會(huì)話。
[0022]put請(qǐng)求可以具有數(shù)據(jù)值和鍵118，該鍵118標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)值可被寫到的數(shù)據(jù)對(duì)象。數(shù)據(jù)值可被寫到在節(jié)點(diǎn)180中的一個(gè)或多個(gè)處的所標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)象。在put請(qǐng)求是存儲(chǔ)新數(shù)據(jù)值的請(qǐng)求的情況，可以在節(jié)點(diǎn)180中的一個(gè)或多個(gè)上創(chuàng)建數(shù)據(jù)對(duì)象，并且可以在該新數(shù)據(jù)對(duì)象處存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)值。此外，鍵118可以被指派給該數(shù)據(jù)對(duì)象并且被提供給應(yīng)用115和/或客戶端設(shè)備110。
[0023]在一些實(shí)現(xiàn)中，節(jié)點(diǎn)180可以被分成所謂的主節(jié)點(diǎn)和副節(jié)點(diǎn)。每個(gè)主節(jié)點(diǎn)可以與由云存儲(chǔ)服務(wù)150維護(hù)的諸數(shù)據(jù)對(duì)象的子集相關(guān)聯(lián)。針對(duì)與主節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)對(duì)象的put請(qǐng)求被路由到主節(jié)點(diǎn)并且被主節(jié)點(diǎn)履行。主節(jié)點(diǎn)可以周期性地將對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象作出的更新推送到副節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。每個(gè)副節(jié)點(diǎn)可以類似地與由云存儲(chǔ)服務(wù)150維護(hù)的諸數(shù)據(jù)對(duì)象的子集相關(guān)聯(lián)。副節(jié)點(diǎn)可以向其他副節(jié)點(diǎn)推送從主節(jié)點(diǎn)收到的更新。從主節(jié)點(diǎn)履行的get事務(wù)可以被保證包括最新近更新的數(shù)據(jù)值，而從副節(jié)點(diǎn)履行的get事務(wù)可能不具有最新近更新的數(shù)據(jù)值。
[0024]可以理解，每個(gè)節(jié)點(diǎn)180可以位于不同的地理位置，并且因此可以相對(duì)于客戶端設(shè)備110具有不同的等待時(shí)間。例如，與客戶端設(shè)備110位于相同城市的節(jié)點(diǎn)180能夠比與客戶端設(shè)備110位于不同城市的節(jié)點(diǎn)180更快地履行g(shù)et事務(wù)請(qǐng)求117。此外，由于節(jié)點(diǎn)復(fù)制數(shù)據(jù)的方式及與每一節(jié)點(diǎn)180相關(guān)聯(lián)的各種地理位置，具有數(shù)據(jù)對(duì)象的最新數(shù)據(jù)值的節(jié)點(diǎn)(即，最一致)可能不是具有最低總等待時(shí)間的節(jié)點(diǎn)。
[0025]不同的應(yīng)用115可能對(duì)于數(shù)據(jù)值的等待時(shí)間和一致性具有不同的要求或需求。例如，視頻游戲應(yīng)用可能對(duì)數(shù)據(jù)值事務(wù)的低等待時(shí)間的重視程度高于一致性，以減少滯后。類似地，銀行應(yīng)用可能對(duì)一致性的重視程度高于低等待時(shí)間。
[0026]因此，為了幫助云存儲(chǔ)服務(wù)150和/或應(yīng)用115選擇最合適的節(jié)點(diǎn)180來(lái)處理事務(wù)請(qǐng)求117，客戶端設(shè)備110可以進(jìn)一步包括服務(wù)級(jí)協(xié)定引擎116。服務(wù)級(jí)協(xié)定引擎116可以允許應(yīng)用115使用應(yīng)用編程接口為每個(gè)事務(wù)請(qǐng)求117 (或會(huì)話)指定一個(gè)或多個(gè)服務(wù)級(jí)協(xié)定119。服務(wù)級(jí)協(xié)定119可以指定一個(gè)或多個(gè)性能保證和/或一致性保證。
[0027]更具體而言，服務(wù)級(jí)協(xié)定119可以指定等待時(shí)間界限和一致性保證。等待時(shí)間界限可以是最小可接受等待時(shí)間(例如，100ms、200ms、300ms，等等)，并且一致性保證可以是最小可接受一致性(例如，最新近數(shù)據(jù)值、不落后于200ms、不落后于500ms，等等)。
[0028]服務(wù)級(jí)協(xié)定引擎116可以使用鍵118和關(guān)于節(jié)點(diǎn)180中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息來(lái)確定(如果有的話)節(jié)點(diǎn)180中的哪些節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)與事務(wù)請(qǐng)求117相關(guān)聯(lián)的服務(wù)級(jí)協(xié)定119來(lái)履行事務(wù)請(qǐng)求117。關(guān)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)180的信息可以包括:與每個(gè)節(jié)點(diǎn)180相對(duì)于客戶端設(shè)備110的往返通信等待時(shí)間有關(guān)的信息，以及與每個(gè)節(jié)點(diǎn)180所存儲(chǔ)或維護(hù)的數(shù)據(jù)值的一致性有關(guān)的信息(例如，由節(jié)點(diǎn)180維護(hù)的數(shù)據(jù)對(duì)象的最近更新時(shí)間或版本號(hào))。
[0029]如果可以根據(jù)服務(wù)級(jí)協(xié)定119履行事務(wù)請(qǐng)求117，則服務(wù)級(jí)協(xié)定引擎116可以履行事務(wù)請(qǐng)求117。否則，服務(wù)級(jí)協(xié)定引擎116可以返回錯(cuò)誤或服務(wù)級(jí)協(xié)定引擎116不能使用指定的服務(wù)級(jí)協(xié)定119來(lái)履行事務(wù)請(qǐng)求117的指示。
[0030]服務(wù)級(jí)協(xié)定11