【摘要】對於企業私有環境下的雲平臺存儲來說，數據中心對存儲高性能、高可靠性、彈性擴展、易管理的技術需求會存在一定的差異；其關鍵技術元素也不盡相同，因此實事求是的考量來看，企業存儲、分佈式文件系統、分佈式對象存儲都有其獨特的優勢與適用場景。

一、關鍵技術需求

金融行業機構對於數據中心存儲都有著高性能、高可靠性、彈性擴展、易管理的技術需求。對於企業私有環境下的雲平臺存儲來說，這些技術需求又會存在一些差異：

• 高性能

雲平臺的彈性伸縮特性可支撐超大規模的計算節點部署，也帶來了超大規模的數據訪問請求，這就給存儲系統帶來了相當大的負載壓力；而不同的業務系統對存儲設備的性能又有著明顯的差異，如何承接這些存儲負載，如何存儲分級分層、保障存儲服務質量是雲平臺存儲架構設計的首要目標。

• 高可靠性

雲計算的虛擬化特性極大提高了IT資源的使用效率，也帶來了很高的耦合性，極易造成問題群發，故障影響半徑往往更大。而金融數據安全的重要性不言而喻，有著嚴格的RTO、RPO要求，那麼如何做好數據隔離，如何滿足存儲系統的高可用和容災恢復需求成為雲平臺存儲架構設計最關鍵目標。

• 彈性擴展

雲平臺存儲可以有效提高存儲使用效率，存儲精簡配置和自動供給能一定程度滿足存儲資源的彈性供給。隨著業務規模的增加、業務數據增量巨大，雲平臺存儲資源池也不可避免地需要頻繁調整。另外，雲計算技術也處於蓬勃發展階段，技術更迭速度較快，因此一個支持平滑升級適配、平滑擴容、無需中斷業務即可無縫擴展的雲平臺存儲架構也是迫切需求。

• 易管理

雲平臺存儲的易管理性體現在兩個方面，一方面是統一存儲管理，另一方面則是存儲自動化和可視化能力。統一存儲管理既能對外提供豐富的標準接口，如文件系統接口、塊存儲接口或對象接口等，又能異構存儲納管，將各類存儲資源統一管理、靈活配置；自動化可簡化部署，對日常工作進行自動化管理，可視化可深入洞悉存儲與應用的關系，掌握存儲使用情況和容量增長趨勢。

二、關鍵技術元素

圖2：雲平臺存儲架構圖

雲平臺存儲主要是數據存儲層、存儲抽象層、存儲接口層和存儲資源管理這樣的分層架構，包括如下的關鍵技術元素：

底層數據存儲：可分為企業存儲、分佈式對象存儲和分佈式文件系統這三種類型；

存儲資源虛擬化：存儲資源虛擬化是通過虛擬化技術將底層數據存儲虛擬化為存儲資源池，對雲平臺屏蔽底層數據存儲實現細節；

存儲接口：存儲接口包括提供給業務應用的數據訪問接口和存儲資源管理接口。

其中底層數據存儲是雲平臺存儲的基礎，與其他技術元素的實現方式息息相關，下文將分別剖析不同的底層數據存儲及其適用場景。

三、企業存儲及其適用場景分析

企業存儲使用專用硬件和存儲控制器，存儲控制器采用雙控或多控互聯架構，包含Raid功能和大容量Cache。控制器後端連接到磁盤櫃，磁盤櫃包含了多個Raid組，每個Raid組又包含多塊磁盤，這就組成了磁盤陣列，如圖3所示。

圖3：企業存儲硬件架構示意圖

企業存儲一般可提供塊存儲或文件存儲接口服務，其優點可總結為：

• 性能：IO分片粒度小，數據IO傳輸路徑短，表現為低時延和高IOPS；
• 可靠性高：專有硬件和存儲控制器的可靠性高，基於RAID和硬件冗餘等技術也較成熟；
• 數據強一致性：控制器、磁盤間的集中式互聯架構最大限度地保證了數據的強一致性。

一般來說，企業存儲在私有雲平臺的適用場景如下：

• 雲主機硬盤：通過iSCSI接口對接雲平臺，為雲主機提供存儲；
• 文件共享：提供NFS或CIFS的文件系統接口，滿足業務系統的文件共享存儲需求；
• 關鍵業務系統和交易類數據庫：由於企業存儲具有優異的IO性能和高可靠特性，可以很好地契合關鍵業務系統和OLTP數據庫。

四、分佈式對象存儲及其適用場景分析

分佈式對象存儲（Key-Value）是一種無中心化架構，通過數據佈局算法均衡分佈在不同節點上。Ceph是一種典型基於分佈式鍵值的存儲系統，其object數據分佈采用的是crush算法，是在一致性hash算法基礎上，充分考慮多副本、故障域隔離等約束設計而來，其實現原理如圖4所示。

圖4：分佈式對象存儲底層原理示意圖

分佈式對象存儲可以支持更好的擴展性，其適用場景如下：

• 雲平臺硬盤：Ceph可通過RBD、iSCSI方式對接OpenStack雲平臺，支持大規模部署；
• 海量數據存儲：由於分佈式對象存儲的高擴展性，可以很好地滿足海量數據存儲需求。

五、分佈式文件系統及其適用場景分析

分佈式文件系統遵循著map-reduce的設計思路，分而治之再合並。分佈式文件系統（DFS）本質上是一種虛擬文件系統，本身有著文件目錄結構特征。而DFS對外提供的存儲單元則是由文件組成，這些文件又會被邏輯分片，再按照多數據副本分佈算法分佈到不同數據節點上，如圖5所示。

圖5：分佈式文件系統的存儲底層原理示意圖

基於DFS的雲存儲邏輯清晰，也有著比較廣的應用范圍，比如GFS、HDFS等典型應用，包括部分超融合方案的底層存儲也是基於DFS來實現的。通過IO性能優化，分佈式文件系統具有較好的存儲IO性能、擴展性，其適用場景如下：

• 雲主機硬盤：可通過iSCSI接口對接雲平臺，為雲主機提供存儲；
• 文件共享：可提供NFS或CIFS的文件系統接口，滿足業務系統的文件共享存儲需求。

作者：陳萍春

來源：twt社區