云存儲兩大架構(gòu)：TCS和LCA

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對于一個(gè)成功的、具有極高可擴(kuò)展性的NAS存儲系統(tǒng)來說，要想架構(gòu)云存儲系統(tǒng)解決方案需要什么?     云存儲的概念始于Amazon提供的一項(xiàng)服務(wù)(S3)，同時(shí)還伴隨著其云計(jì)算產(chǎn)品(EC2)。在Amazon的S3的服務(wù)背后，它還管理著多個(gè)商品硬件設(shè)備，并捆綁著相應(yīng)的軟件，用于創(chuàng)建一個(gè)存儲池。新興的網(wǎng)絡(luò)公司已經(jīng)接受了這種產(chǎn)品，并提出了云存儲這個(gè)術(shù)語及其相應(yīng)的概念。

云存儲是一種架構(gòu)，而不是一種服務(wù)。你是否擁有或租賃了這種架構(gòu)是一個(gè)次要問題。從根本上來看，通過添加標(biāo)準(zhǔn)硬件和共享標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)(公共互聯(lián)網(wǎng)或私有的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng))的訪問，云存儲很容易擴(kuò)展云容量和性能。事實(shí)證明，管理數(shù)百臺服務(wù)器，使得其感覺上去就像是一個(gè)單一的、大型的存儲池設(shè)備是一項(xiàng)相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的工作。早期的供應(yīng)商(如Amazon)承擔(dān)了這一重任，并通過在線出租的形式來贏利。其它供應(yīng)商(如Google)雇用了大量的工程師在其防火墻內(nèi)部來實(shí)施這種管理，并且定制存儲節(jié)點(diǎn)以在其上運(yùn)行應(yīng)用程序。由于摩爾定律(Moore’s Law)壓低了磁盤和CPU的商品價(jià)格，云存儲漸漸成為了數(shù)據(jù)中心中一項(xiàng)具有高度突破性的技術(shù)。

這十年來，集群NAS系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了好轉(zhuǎn)。本文綜述了構(gòu)建一個(gè)云存儲或大規(guī)?？蓴U(kuò)展的NAS系統(tǒng)的各種不同架構(gòu)方法，對于那些尋求構(gòu)建私有云存儲以滿足其消費(fèi)的企業(yè)IT管理者或是對于那些尋求構(gòu)建公共云存儲產(chǎn)品從而以服務(wù)的形式來提供存儲的服務(wù)提供商來說，這些方法與他們息息相關(guān)。架構(gòu)方法分為兩類：一種是通過服務(wù)來架構(gòu);另一種是通過軟件或硬件設(shè)備來架構(gòu)。

傳統(tǒng)的系統(tǒng)利用緊耦合對稱架構(gòu)，這種架構(gòu)的設(shè)計(jì)旨在解決HPC(高性能計(jì)算、超級運(yùn)算)問題，現(xiàn)在其正在向外擴(kuò)展成為云存儲從而滿足快速呈現(xiàn)的市場需求。下一代架構(gòu)已經(jīng)采用了松弛耦合非對稱架構(gòu)，集中元數(shù)據(jù)和控制操作，這種架構(gòu)并不非常適合高性能HPC，但是這種設(shè)計(jì)旨在解決云部署的大容量存儲需求。各種架構(gòu)的摘要信息如下：

緊耦合對稱(TCS)架構(gòu)：

構(gòu)建TCS系統(tǒng)是為了解決單一文件性能所面臨的挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)限制了傳統(tǒng)NAS系統(tǒng)的發(fā)展。HPC系統(tǒng)所具有的優(yōu)勢迅速壓倒了存儲，因?yàn)樗鼈冃枰膯我晃募蘒/O操作要比單一設(shè)備的I/O操作多得多。業(yè)內(nèi)對此的回應(yīng)是創(chuàng)建利用TCS架構(gòu)的產(chǎn)品，很多節(jié)點(diǎn)同時(shí)伴隨著分布式鎖管理(鎖定文件不同部分的寫操作)和緩存一致性功能。這種解決方案對于單文件吞吐量問題很有效，幾個(gè)不同行業(yè)的很多HPC客戶已經(jīng)采用了這種解決方案。這種解決方案很先進(jìn)，需要一定程度的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)才能安裝和使用。

松弛耦合非對稱(LCA)架構(gòu)：

LCA系統(tǒng)采用不同的方法來向外擴(kuò)展。它不是通過執(zhí)行某個(gè)策略來使每個(gè)節(jié)點(diǎn)知道每個(gè)行動所執(zhí)行的操作，而是利用一個(gè)數(shù)據(jù)路徑之外的中央元數(shù)據(jù)控制服務(wù)器。集中控制提供了很多好處，允許進(jìn)行新層次的擴(kuò)展：

● 存儲節(jié)點(diǎn)可以將重點(diǎn)放在提供讀寫服務(wù)的要求上，而不需要來自網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)信息。

● 節(jié)點(diǎn)可以利用不同的商品硬件CPU和存儲配置，而且仍然在云存儲中發(fā)揮作用。

● 用戶可以通過利用硬件性能或虛擬化實(shí)例來調(diào)整云存儲。

● 消除節(jié)點(diǎn)之間共享的大量狀態(tài)開銷也可以消除用戶計(jì)算機(jī)互聯(lián)的需要，如光纖通道或infiniband，從而進(jìn)一步降低成本。

● 異構(gòu)硬件的混合和匹配使用戶能夠在需要的時(shí)候在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)規(guī)模的基礎(chǔ)上擴(kuò)大存儲，同時(shí)還能提供永久的數(shù)據(jù)可用性。

● 擁有集中元數(shù)據(jù)意味著，存儲節(jié)點(diǎn)可以旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行深層次應(yīng)用程序歸檔，而且在控制節(jié)點(diǎn)上，元數(shù)據(jù)經(jīng)常都是可用的。

云存儲選擇

雖然在可擴(kuò)展的NAS平臺上有很多選擇，但是通常來說，他們表現(xiàn)為一種服務(wù)、一種硬件設(shè)備或一種軟件解決方案，每一種選擇都有它們自身的優(yōu)勢和劣勢：

● 服務(wù)模式：最普遍的情況下， 當(dāng)你考慮云存儲的時(shí)候，你就會想到其所提供的服務(wù)產(chǎn)品。這種模式很容易開始，其可擴(kuò)展性幾乎是瞬間的。根據(jù)定義，你擁有一份異地?cái)?shù)據(jù)的備份。然而，帶寬是有限的，因此要考慮你的恢復(fù)模型。你必須要滿足你網(wǎng)絡(luò)之外的數(shù)據(jù)的需求。

● HW模式：這種部署位于防火墻背后，并且其提供的吞吐量要比公共的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)好。購買整合的硬件存儲解決方案非常方便，而且，如果廠商在安裝/管理上做的好的話，其往往伴隨有機(jī)架和堆棧模型。但是，這樣你就會放棄某些摩爾定律的優(yōu)勢，因?yàn)槟銜艿接布O(shè)備的限制。

● SW模式：SW模式具有HW模式所具有的優(yōu)勢。另外，它還具有HW所沒有的價(jià)格競爭優(yōu)勢。然而，其安裝/管理過程序要謹(jǐn)慎關(guān)注，因?yàn)榘惭b某些SW的確非常困難，或者可能需要其他條件來限制人們選擇HW，而選擇SW。

以下表中概括總結(jié)了不同廠商的選擇

伴隨著大規(guī)模的數(shù)字化數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，在這個(gè)時(shí)代里，企業(yè)使用YouTube來分發(fā)培訓(xùn)錄像，在這里，沒有必要將這些數(shù)字“資料”放的到處都是。像以上這些企業(yè)正致力于內(nèi)容的創(chuàng)建和分布，基因組研究、醫(yī)學(xué)影像等的要求會更加嚴(yán)格準(zhǔn)確。LCS架構(gòu)的云存儲非常適合這種類型的工作負(fù)載，而且還提供了巨大的成本、性能和管理優(yōu)勢。