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                什么是工具存储?OSD架构及原理

                2015-03-26 13:29泉源:中国存储网
                导读:什么是工具存储?本文引见OSD工具存储观点及工具存储零碎的架构构成和任务原理,以及工具存储与SAN和NAS网络存储技能的比拟。

                什么是工具存储?什么是OSD工具存储设置装备摆设?

                存储局域网(SAN)和网络附加存储(NAS)是我们比拟熟习的两种主流网络存储架构,而工具存储(Object-based Storage)是一种新的网络存储架构,基于工具存储技能的设置装备摆设便是工具存储设置装备摆设(Object-based Storage Device)简称OSD。

                工具存储的开展汗青:

                1999年景立的环球网络存储产业协会(SNIA)的工具存储设置装备摆设(Object Storage Device)任务组公布了ANSI的X3T10规范。

                工具存储的长处:

                总体下去讲,工具存储同兼具SAN高速间接拜访磁盘特点及NAS的散布式共享特点。

                SAN(Storage Area Network)构造

                接纳SCSI 块I/O的下令集,经过在磁盘或FC(Fiber Channel)级的数据拜访提供高功能的随机I/O和数据吞吐率,它具有高带宽、低耽误的劣势,在高功能盘算中占据一席之地,如SGI的CXFS文件零碎便是基于SAN完成高功能文件存储的,但是由于SAN零碎的价钱较高,且可扩展性较差,已不克不及满意不计其数个CPU范围的零碎。

                NAS(Network Attached Storage)构造

                它接纳NFS或CIFS下令集拜访数据,以文件为传输协议,经过TCP/IP完成网络化存储,可扩展性好、价钱廉价、用户易办理,如现在在集群盘算中使用较多的NFS文件零碎,但由于NAS的协议开支高、带宽低、耽误大,倒霉于在高功能集群中使用。

                工具存储构造

                中心是将数据通路(数据读或写)和控制通路(元数据)别离,而且基于工具存储设置装备摆设(Object-based Storage Device,OSD)构建存储零碎,每个工具存储设置装备摆设具有肯定的智能,可以主动办理其上的数据散布。

                工具存储与传统网络存储的区别

                工具存储在许多紧张方面与SAN和NAS判然不同,对存储办理员而言最明显的区别在于工具存储没有LUNs,卷以及RAID等要素。工具数据不是存储在牢固的块,而是在巨细可变的“容器”里。鉴于元数据(metadata)和数据自身可经过传统数据拜访办法停止拜访,工具存储容许数据被间接拜访。别的,支持工具级和下令级的平安战略设置。

                工具存储构造构成局部(工具、工具存储设置装备摆设、元数据效劳器、工具存储零碎的客户端):

                什么是工具存储?OSD架构及原理
                工具存储架构

                1、工具

                工具是零碎中数据存储的根本单元,一个工具实践上便是文件的数据和一组属性信息(Meta Data)的组合,这些属性信息可以界说基于文件的RAID参数、数据散布和效劳质量等,而传统的存储零碎中用文件或块作为根本的存储单元,在块存储零碎中还需求一直追踪零碎中每个块的属性,工具经过与存储零碎通讯维护本人的属性。在存储设置装备摆设中,一切工具都有一个工具标识,经过工具标识OSD下令拜访该工具。通常有多品种型的工具,存储设置装备摆设上的根工具标识存储设置装备摆设和该设置装备摆设的种种属性,组工具是存储设置装备摆设上共享资源办理战略的工具聚集等。

                什么是工具存储?OSD架构及原理
                工具的条理干系了解(图片泉源SNIA)

                什么是工具存储?OSD架构及原理

                工具的构成(图形泉源Oracle)

                2、工具存储设置装备摆设

                工具存储设置装备摆设具有肯定的智能,它有本人的CPU、内存、网络和磁盘零碎,OSD同块设置装备摆设的差别不在于存储介质,而在于两者提供的拜访接口。OSD的次要功用包罗数据存储和平安拜访。现在国际上通常接纳刀片式构造完成工具存储设置装备摆设。OSD提供三个次要功用:

                (1) 数据存储。OSD办理工具数据,并将它们安排在规范的磁盘零碎上,OSD不提供块接口拜访方法,Client恳求数据时用工具ID、偏移停止数据读写。

                (2) 智能散布。OSD用其本身的CPU和内存优化数据散布,并支持数据的预取。由于OSD可以智能地支持工具的预取,从而可以优化磁盘的功能。

                (3) 每个工具元数据的办理。OSD办理存储在其上工具的元数据,该元数据与传统的inode元数据类似,通常包罗工具的数据块和工具的长度。而在传统的NAS零碎中,这些元数据是由文件效劳器维护的,工具存储架构将零碎中次要的元数据办理任务由OSD来完成,低落了Client的开支。 

                3、元数据效劳器(Metadata Server,MDS)

                MDS控制Client与OSD工具的交互,次要提供以下几个功用:

                (1) 工具存储拜访。

                MDS结构、办理描绘每个文件散布的视图,容许Client间接拜访工具。MDS为Client提供拜访该文件所含工具的才能,OSD在接纳到每个恳求时将先验证该才能,然后才可以拜访。

                (2) 文件和目次拜访办理。

                MDS在存储零碎上构建一个文件构造,包罗限额控制、目次和文件的创立和删除、拜访控制等。

                (3) Client Cache分歧性。

                为了进步Client功能,在工具存储零碎设计时通常支持Client方的Cache。由于引入Client方的Cache,带来了Cache分歧性题目,MDS支持基于Client的文件Cache,当Cache的文件发作改动时,将告诉Client革新Cache,从而避免Cache纷歧致引发的题目。

                4、工具存储零碎的客户端Client

                为了无效支持Client支持拜访OSD上的工具,需求在盘算节点完成工具存储零碎的Client,通常提供POSIX文件零碎接口,容许使用顺序像实行规范的文件零碎操纵一样。

                工具存储文件零碎的要害技能

                1、散布元数据 传统的存储构造元数据效劳器通常提供两个次要功用。

                (1)为盘算结点提供一个存储数据的逻辑视图(Virtual File System,VFS层),文件名列表及目次构造。

                (2)构造物理存储介质的数据散布(inode层)。工具存储构造将存储数据的逻辑视图与物理视图离开,并将负载散布,防止元数据效劳器惹起的瓶颈(如NAS零碎)。元数据的VFS局部通常是元数据效劳器的10%的负载,剩下的90%任务(inode局部)是在存储介质块的数据物理散布上完成的。在工具存储构造,inode任务散布到每个智能化的OSD,每个OSD担任办理数据散布和检索,如许90%的元数据办理任务散布到智能的存储设置装备摆设,从而进步了零碎元数据办理的功能。别的,散布的元数据办理,在添加更多的OSD到零碎中时,可以同时添加元数据的功能和零碎存储容量。

                2、并发数据拜访 工具存储体系构造界说了一个新的、愈加智能化的磁盘接口OSD。OSD是与网络衔接的设置装备摆设,它本身包括存储介质,如磁盘或磁带,并具有充足的智能可以办理当地存储的数据。盘算结点间接与OSD通讯,拜访它存储的数据,由于OSD具有智能,因而不需求文件效劳器的参与。假如将文件零碎的数据散布在多个OSD上,则聚合I/O速率和数据吞吐率将线性增长,对绝大少数Linux集群使用来说,继续的I/O聚合带宽和吞吐率对较少数目标盘算结点黑白常紧张的。工具存储构造提供的功能是现在别的存储构造难以到达的,如ActiveScale工具存储文件零碎的带宽可以到达10GB/s。

                各厂商的工具存储产物

                以后的工具存储处理方案从即用型的云效劳,软硬件捆绑或纯软件的使用交付,直到完全的交融型阵列。有些完成试图拥抱并容纳传统存储架构,而另一些则是地道的专门设计。

                惠普 从Helion私有云开端,惠普提供了全系列的工具存储产物。关于外部和公有云情况,惠普的StoreAll 820存储网关使用可作为前端搭载StoreServe 7000型或10000型阵列,也便是3PAR阵列。StoreAll 8800则是基于3PAR的一个完全的交融性阵列,在统一设置装备摆设里支持SAN,NAS和工具存储。因而,惠普的产物针对了每品种型和巨细的客户,从小型到中小型(SMBs)再到最大的企业团体。 以后的工具存储产物从即用型的云效劳,软硬件捆绑或纯软件的使用交付,直到完全的交融型阵列。

                Exablox 新兴工具存储厂商Exablox的第一个产物是OneBlox使用,其架构是一群对等节点构成的“环”,待存储工具经过支持SMB/CIFS的通用文件零碎在这些节点上被存储。有一点值得留意,OneBlox使用可以支持任何SAS或SATA硬盘驱动器,即便是方才刊行的最新款—如西数的HGST Ultrastar He66TB充氦型硬盘。IT企业可以从它们喜欢的电子设置装备摆设商推销硬盘,因此防止了罕见的阵列加价。Exablox针对中小型企业和云效劳提供商,现在已有2000用户。

                EMC EMC提供多种工具存储产物。Atmos可以以云效劳的方式交付,称为Atmos Geo Drive,但也可以作为完全的阵列方式交付。EMC的SourceOne归档使用则经过接纳CIFS和NFS协议将文件接口转换为Atmos工具存储,从而提供归档,合规和电子发明功用。别的,EMC的ViPR软件界说存储平台提供工具效劳,作为EMC Isilon,VNX,或NetApp阵列的前端,可容许工具拜访抵达后端数据层。

                昆腾 昆腾Lattus工具存储使用的设置装备摆设可以从6节点扩展到20节点,这些节点在天文上疏散以使得广域接入和协作成为能够。Lattus有三种形式:D,X和M形式。D形式支持原生的S3接口(HTTP Rest);X形式支持NFS,CIFS和HTTPREST协议;M形式则支持昆腾的StorNext存储办理接口。Lattus是业务无中缀,自修复和自迁徙的零碎,次要面向大中型企业,尤其是媒体和文娱行业,或许那些需求停止盘算/处置/编辑的使用场景。

                使用劣势

                特殊是在归档和非构造化数据存储方面。工具存储可以提供更低的每GB价钱,而最大的长处则是简化了存储办理。依照通常所以为的那样,假如存储办理的本钱占据了总拥有本钱的85%,那么工具存储零碎由于无需设置装备摆设,重新设置装备摆设和摆设义务,必将极大地影响总拥有本钱。

                那么如今阿里云/腾讯云/北京快三开奖等都推出了云工具存储,这些云工具存储产物与以上的传统IT厂商的工具存储设置装备摆设在交付方式上是很大差别,但是根本原理稳定的,我们只需理解工具存储的观点就好。可见文章:深度体验北京快三开奖云工具存储效劳

                别的引荐参考文档:

                Oracle:Object-Based Storage Devices

                SNIA:OSD零碎架构 英文

                IBM:Linux 工具存储文件零碎的研讨

                引荐文章:

                工具存储的衰亡及开展之路(客观的讲了工具存储的劣势及缺乏,以及实用场景)

                三种存储范例比拟-文件、块、工具存储

                什么是工具存储?

                起首我们来看一看什么是工具存储?现在,独立的存储形状有三种:块存储、文件存储,以及新呈现的工具存储。

                块存储我们复杂的了解便是一块一块的硬盘,间接挂载在主机上,在主机上我们可以看到的便是一块块的硬盘以及硬盘分区。从存储架构的角度而言,块存储又分为DAS存储(Direct-Attached Storage,直连式存储)和SAN存储(Storage Area Network,存储地区网络)。

                文件存储,我们指的是在文件零碎上的存储,也便是主机操纵零碎中的文件零碎。我们晓得,文件零碎中有分区,有文件夹,子文件夹,构成一个自上而下的文件构造;文件零碎下的文件,用户可以经过操纵零碎中的使用顺序停止翻开、修正等操纵,如翻开word、编辑word。从架构下去说,文件存储提供一种NAS(Network Attached Storage,网络隶属存储)架构,使得主机的文件零碎不只限于当地的文件零碎,还可以衔接基于局域网的共享文件零碎。

                而新的工具存储是面向工具/文件的、海量的互联网存储,它也可以间接被称为“云存储”。工具虽然是文件,它是已被封装的文件(编程中的工具就有封装性的特点),也便是说,在工具存储零碎里,你不克不及间接翻开/修正文件,但可以像ftp一样上传文件,下载文件等。别的工具存储没有像文件零碎那样有一个许多层级的文件构造,而是只要一个“桶”的观点(也便是存储空间),“桶”外面全部都是工具,是一种十分扁平化的存储方法。其最大的特点便是它的工具称号便是一个域名地点,一旦工具被设置为“地下”,一切网民都可以拜访到它;它的拥有者还可以经过REST API的方法拜访此中的工具。因而,工具存储最主流的运用场景,便是存储网站、挪动app等互联网/挪动互联网使用的静态内容(视频、图片、文件、软件装置包等等)。

                以下是对三种存储形状和存储架构的表示图。

                什么是工具存储?OSD架构及原理

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