私有雲環境下三種類型儲存適用場景的比較分析
原创 陈萍春 twt企业IT社区
一、關鍵技術需求
金融業機構對於資料中心儲存都有高效能、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端平台儲存來說，這些技術需求又會存在一些差異：
高效能
雲端平台的彈性伸縮特性可支撐超大規模的運算節點部署，也帶來了超大規模的資料存取請求，這就給儲存系統帶來了相當大的負載壓力；而不同的業務系統對儲存設備的效能 又有明顯的差異，如何承接這些儲存負載，如何儲存分級分層、保障儲存服務品質是雲端平台儲存架構設計的首要目標。
高可靠性
雲端運算的虛擬化特性大大提高了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。 而金融資料安全的重要性不言而喻，有著嚴格的RTO、RPO要求，那麼如何做好資料隔離，如何滿足儲存系統的高可用和容災復原需求成為雲端平台儲存架構設計最關鍵目標。
彈性擴展
雲端平台儲存可以有效提高儲存使用效率，儲存精簡配置和自動供給能一定程度滿足儲存資源的彈性供給。 隨著業務規模的增加、業務資料增量龐大，雲端平台儲存資源池也不可避免地需要頻繁調整。 另外，雲端運算技術也處於蓬勃發展階段，技術更迭速度較快，因此一個支援平滑升級適配、平滑擴充、無需中斷業務即可無縫擴展的雲端平台儲存架構也是迫切需求。
易於管理
雲端平台儲存的易管理性體現在兩個方面，一方面是統一儲存管理，另一方面則是儲存自動化和視覺化能力。 統一儲存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，視覺化可深入洞察儲存與應用的關係，掌握儲存使用與容量成長趨勢。
二、關鍵技術元素
雲端平台儲存架構圖
雲端平台儲存主要是資料儲存層、儲存抽象層、儲存介面層和儲存資源管理這樣的分層架構，包括以下的關鍵技術元素：
底層資料儲存：可分為企業儲存、分散式物件儲存和分散式檔案系統這三種類型；
儲存資源虛擬化：儲存資源虛擬化是透過虛擬化技術將底層資料儲存虛擬化為儲存資源池，對雲端平台屏蔽底層資料儲存實作細節；
儲存介面：儲存介麵包括提供給業務應用的資料存取介面和儲存資源管理介面。
其中底層資料儲存是雲端平台儲存的基礎，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資料儲存及其適用場景。
三、企業儲存及其適用情境分析
企業儲存使用專用硬體和儲存控制器，儲存控制器採用雙控製或多控互連架構，包含Raid功能和大容量Cache。 控制器後端連接到磁碟櫃，磁碟櫃包含了多個Raid組，每個Raid組又包含多塊磁碟，這就組成了磁碟陣列，如圖3所示。
圖3：企業儲存硬體架構示意圖
企業儲存一般可提供區塊儲存或文件儲存介面服務，其優點可總結為：
效能：IO分片粒度小，資料IO傳輸路徑短，表現為低時延和高IOPS；
可靠性高：專有硬體和儲存控制器的可靠性高，基於RAID和硬體冗餘等技術也較成熟；
資料強一致性：控制器、磁碟間的集中式互聯架構最大限度地保證了資料的強一致性。
一般來說，企業儲存在私有雲平台的適用場景如下：
雲端主機硬碟：透過iSCSI介面對接雲端平台，為雲端主機提供儲存；
文件共享：提供NFS或CIFS的檔案系統接口，滿足業務系統的文件共享儲存需求；
關鍵業務系統和交易類資料庫：由於企業儲存具有優異的IO效能和高可靠特性，可以很好地契合關鍵業務系統和OLTP資料庫。
四、分散式物件儲存及其適用場景分析
分散式物件儲存（Key-Value）是一種無中心化架構，透過資料佈局演算法均衡分佈在不同節點上。 Ceph是一種典型基於分散式鍵值的儲存系統，其object資料分佈採用的是crush演算法，是在一致性hash演算法基礎上，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：分散式物件儲存底層原理示意圖
分散式物件儲存可以支援更好的擴充性，其適用場景如下：
雲端平台硬碟：Ceph可透過RBD、iSCSI方式對接OpenStack雲端平台，支援大規模部署；
海量資料儲存：由於分散式物件儲存的高擴充性，可以很好地滿足海量資料儲存需求。
五、分散式檔案系統及其適用情境分析
分散式檔案系統遵循map-reduce的設計思路，分而治之再合併。 分散式檔案系統（DFS）本質上是一種虛擬檔案系統，本身有著檔案目錄結構特徵。 而DFS對外提供的儲存單元則由檔案組成，這些檔案會被邏輯分片，再依照多重資料副本分佈演算法分佈到不同資料節點上，如圖5所示。
圖5：分散式檔案系統的儲存底層原理示意圖
基於DFS的雲端儲存邏輯清晰，也有著比較廣的應用範圍，例如GFS、HDFS等典型應用，包括部分超融合方案的底層儲存也是基於DFS來實現的。 透過IO效能優化，分散式檔案系統具有較好的儲存IO效能、擴充性，其適用場景如下：
雲端主機硬碟：可透過iSCSI介面對接雲端平台，為雲端主機提供儲存；
文件共享：可提供NFS或CIFS的檔案系統接口，滿足業務系統的文件共享儲存需求。
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