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關(guān)于傳統(tǒng)存儲架構(gòu)的局限性和分布式存儲優(yōu)點的介紹

存儲界 ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-04-18 08:49 ? 次閱讀

傳統(tǒng)SAN存儲設(shè)備一般采用雙控制器架構(gòu),兩者互為備份,配置兩臺交換機與前端的服務(wù)器進行連接,這種雙控制器架構(gòu)方式會有以下兩個方面的缺點:

1、網(wǎng)絡(luò)帶寬容易變成整個存儲性能的瓶頸;

2、如果一個控制器損壞,系統(tǒng)的性能將大幅下降,影響存儲的正常使用。

傳統(tǒng)存儲架構(gòu)的局限性主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

1、橫向擴展性較差

受限于前端控制器的對外服務(wù)能力,縱向擴展磁盤數(shù)量無法有效提升存儲設(shè)備對外提供服務(wù)的能力。同時,前端控制器橫向擴展能力非常有限,業(yè)界最多僅能實現(xiàn)幾個控制器的橫向。因此,前端控制器成為整個存儲性能的瓶頸。

2、不同廠家傳統(tǒng)存儲之間的差異性帶來的管理問題

不同廠商設(shè)備的管理和使用方式各有不同,由于軟硬件緊耦合、管理接口不統(tǒng)一等限制因素無法做到資源的統(tǒng)一管理和彈性調(diào)度,也會帶來存儲利用率較低的現(xiàn)象。因此,不同存儲的存在影響了存儲使用的便利性和利用率。

分布式存儲往往采用分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),利用多臺存儲服務(wù)器分擔存儲負荷,利用位置服務(wù)器定位存儲信息。它不但提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和存取效率,還易于擴展,將通用硬件引入的不穩(wěn)定因素降到最低。優(yōu)點如下:

1、高性能

一個具有高性能的分布式存戶通常能夠高效地管理讀緩存和寫緩存,并且支持自動的分級存儲。分布式存儲通過將熱點區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)映射到高速存儲中,來提高系統(tǒng)響應速度;一旦這些區(qū)域不再是熱點,那么存儲系統(tǒng)會將它們移出高速存儲。而寫緩存技術(shù)則可使配合高速存儲來明顯改變整體存儲的性能,按照一定的策略,先將數(shù)據(jù)寫入高速存儲,再在適當?shù)臅r間進行同步落盤。

2、支持分級存儲

由于通過網(wǎng)絡(luò)進行松耦合鏈接,分布式存儲允許高速存儲和低速存儲分開部署,或者任意比例混布。在不可預測的業(yè)務(wù)環(huán)境或者敏捷應用情況下,分層存儲的優(yōu)勢可以發(fā)揮到最佳。解決了目前緩存分層存儲最大的問題是當性能池讀不命中后,從冷池提取數(shù)據(jù)的粒度太大,導致延遲高,從而給造成整體的性能的抖動的問題。

3、多副本的一致性

與傳統(tǒng)的存儲架構(gòu)使用RAID模式來保證數(shù)據(jù)的可靠性不同,分布式存儲采用了多副本備份機制。在存儲數(shù)據(jù)之前,分布式存儲對數(shù)據(jù)進行了分片,分片后的數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則保存在集群節(jié)點上。為了保證多個數(shù)據(jù)副本之間的一致性,分布式存儲通常采用的是一個副本寫入,多個副本讀取的強一致性技術(shù),使用鏡像、條帶、分布式校驗等方式滿足租戶對于可靠性不同的需求。在讀取數(shù)據(jù)失敗的時候,系統(tǒng)可以通過從其他副本讀取數(shù)據(jù),重新寫入該副本進行恢復,從而保證副本的總數(shù)固定;當數(shù)據(jù)長時間處于不一致狀態(tài)時,系統(tǒng)會自動數(shù)據(jù)重建恢復,同時租戶可設(shè)定數(shù)據(jù)恢復的帶寬規(guī)則,最小化對業(yè)務(wù)的影響。

4、容災與備份

在分布式存儲的容災中,一個重要的手段就是多時間點快照技術(shù),使得用戶生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一定時間間隔下的各版本數(shù)據(jù)的保存。特別值得一提的是,多時間點快照技術(shù)支持同時提取多個時間點樣本同時恢復,這對于很多邏輯錯誤的災難定位十分有用,如果用戶有多臺服務(wù)器或虛擬機可以用作系統(tǒng)恢復,通過比照和分析,可以快速找到哪個時間點才是需要回復的時間點,降低了故障定位的難度,縮短了定位時間。這個功能還非常有利于進行故障重現(xiàn),從而進行分析和研究,避免災難在未來再次發(fā)生。多副本技術(shù),數(shù)據(jù)條帶化放置,多時間點快照和周期增量復制等技術(shù)為分布式存儲的高可靠性提供了保障。

5、彈性擴展

得益于合理的分布式架構(gòu),分布式存儲可預估并且彈性擴展計算、存儲容量和性能。分布式存儲的水平擴展有以下幾個特性:

1) 節(jié)點擴展后,舊數(shù)據(jù)會自動遷移到新節(jié)點,實現(xiàn)負載均衡,避免單點過熱的情況出現(xiàn);

2) 水平擴展只需要將新節(jié)點和原有集群連接到同一網(wǎng)絡(luò),整個過程不會對業(yè)務(wù)造成影響;

3) 當節(jié)點被添加到集群,集群系統(tǒng)的整體容量和性能也隨之線性擴展,此后新節(jié)點的資源就會被管理平臺接管,被用于分配或者回收。

6、存儲系統(tǒng)標準化

隨著分布式存儲的發(fā)展,存儲行業(yè)的標準化進程也不斷推進,分布式存儲優(yōu)先采用行業(yè)標準接口(SMI-S或OpenStack Cinder)進行存儲接入。在平臺層面,通過將異構(gòu)存儲資源進行抽象化,將傳統(tǒng)的存儲設(shè)備級的操作封裝成面向存儲資源的操作,從而簡化異構(gòu)存儲基礎(chǔ)架構(gòu)的操作,以實現(xiàn)存儲資源的集中管理,并能夠自動執(zhí)行創(chuàng)建、變更、回收等整個存儲生命周期流程。基于異構(gòu)存儲整合的功能,用戶可以實現(xiàn)跨不同品牌、介質(zhì)地實現(xiàn)容災,如用中低端陣列為高端陣列容災,用不同磁盤陣列為閃存陣列容災等等,從側(cè)面降低了存儲采購和管理成本。

分布式存儲與傳統(tǒng)的SAN、NAS相比,優(yōu)勢如下:

1、性能:在分布式存儲達到一定規(guī)模是,性能會超過傳統(tǒng)的SAN、NAS。大量磁盤和節(jié)點,結(jié)合適當?shù)臄?shù)據(jù)分布策略,可以達到非常高的聚合帶寬。傳統(tǒng)的SAN、NAS都會有性能瓶頸,一旦達到最大擴展能力,性能不會改變甚至降低。

2、價格:傳統(tǒng)的SAN、NAS,價格比較高。特別是SAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,光纖網(wǎng)絡(luò)成本比較高。而且,以后擴展還需要增加擴展柜。成本太高。分布式存儲只需要IP網(wǎng)絡(luò),幾臺X86服務(wù)器加內(nèi)置硬盤就可以組建起來,初期成本比較低。擴展也非常方便,加服務(wù)器就行。

3、可持續(xù)性:傳統(tǒng)的SAN、NAS擴展能力受限,一個機頭最多可以帶幾百個磁盤。如果想要個PB以上的共享存儲,分布式存儲只最好的選擇。不用擔心擴展能力問題。

缺點:

1、需要比較強的技術(shù)能力和運維能力,甚至有開發(fā)能力的用戶。傳統(tǒng)存儲開箱即用,硬件由廠家提供,也有完善的文檔和服務(wù)。而分布式很多是開源或者是有公司基于開源系統(tǒng)提供支持服務(wù),版本迭代比較快,出問題后有可能需要自己解決。

2、數(shù)據(jù)一致性問題。對于ORACLE RAC這一類對數(shù)據(jù)一致性要求比較高的應用場景,分布式存儲的性能可能就稍弱了,因為分布式的結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)同步是一個大問題,雖然現(xiàn)在技術(shù)一致在進步,但是也不如傳統(tǒng)存儲設(shè)備數(shù)據(jù)存儲方式可靠。

3、穩(wěn)定性問題,分布式存儲非常依賴網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和帶寬,如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生抖動或者故障,都可能會影響分布式存儲系統(tǒng)運行。例如,一旦發(fā)生IP沖突,那么整體分布式存儲可能都無法訪問。傳統(tǒng)存儲一般使用專用SAN或IP網(wǎng)絡(luò),穩(wěn)定性方面,更可靠一些。

超融合架構(gòu)迅速發(fā)展的原因是其具有顯著的優(yōu)勢,能夠帶來極高 的客戶價值。超融合架構(gòu)實現(xiàn)了計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源的統(tǒng)一管理 和調(diào)度,具有更彈性的橫向擴展能力,可以為數(shù)據(jù)中心帶來最優(yōu)的效 率、靈活性、規(guī)模、成本和數(shù)據(jù)保護。使用計算存儲超融合的一體化 平臺,替代了傳統(tǒng)的服務(wù)器加集中式存儲的架構(gòu),使得整個架構(gòu)更清 晰簡單,極大簡化了復雜 IT 系統(tǒng)的設(shè)計。

從用戶的角度考慮,選擇超融合架構(gòu)的理由,往往在以下幾個方面:

(1)性能

業(yè)務(wù)規(guī)模、數(shù)據(jù)可用性、業(yè)務(wù)連續(xù)性、性能等方面的需求快速增 長,傳統(tǒng)的 IT 架構(gòu)無法滿足或者代價過高。超融合架構(gòu)可以輕松達 到數(shù)十萬 IOPS。若采用全閃存超融合,性能遠超普通的 SAN 陣列。

(2)成本

傳統(tǒng) IT 架構(gòu)在提供同樣性能的前提下成本過高,成本并不是超 融合的最大優(yōu)勢,但比傳統(tǒng)方案還是能節(jié)省投資。

(3)利舊

利舊原本不是超融合該做的事,但卻是真實存在的需求。超融合 支持通用標準 x86 服務(wù)器硬件,因此支持在現(xiàn)有服務(wù)器上部署,從而保護投資。

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原文標題:分布式存儲與傳統(tǒng)SAN、NAS相比,有什么優(yōu)勢與劣勢?

文章出處:【微信號:cunchujie,微信公眾號:存儲界】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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