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          對(duì)象存儲(chǔ):塊和文件之外的存儲(chǔ)形式

          作者: 時(shí)間:2010-06-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          塊是的基礎(chǔ)架構(gòu),對(duì)塊的管理是簡(jiǎn)單的。從全球第一個(gè)磁盤技術(shù)50年前誕生到現(xiàn)在,塊的技術(shù)沒有發(fā)生太大變化。磁盤工業(yè)生產(chǎn)遍及全球。最近幾年,行業(yè)興起存儲(chǔ)虛擬化和數(shù)據(jù)整合的新概念,在這些概念和方案中,數(shù)據(jù)還是以塊的通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行讀寫操作。

          的存儲(chǔ)在滿足數(shù)據(jù)可擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)安全性的增長(zhǎng)方面,日益顯現(xiàn)出其局限性和不足。國(guó)際上主要有兩類網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)架構(gòu),它們是通過命令集來區(qū)分的。

          第一類是SAN(Storage Area Network)結(jié)構(gòu),它采用SCSI 塊I/O的命令集,通過在磁盤或FC(Fiber Channel)級(jí)的數(shù)據(jù)訪問提供高性能的隨機(jī)I/O和數(shù)據(jù)吞吐率,它具有高帶寬、低延遲的優(yōu)勢(shì),在高性能計(jì)算中占有一席之地,但是由于SAN系統(tǒng)的價(jià)格較高,且可擴(kuò)展性較差,已不能滿足成千上萬個(gè)CPU規(guī)模的系統(tǒng)。第二類是NAS(Network Attached Storage)結(jié)構(gòu),它采用NFS或CIFS命令集訪問數(shù)據(jù),以為傳輸協(xié)議,通過TCP/IP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ),可擴(kuò)展性好、價(jià)格便宜、用戶易管理,如目前在集群計(jì)算中應(yīng)用較多的NFS系統(tǒng),但由于NAS的協(xié)議開銷高、帶寬低、延遲大,不利于在高性能集群中應(yīng)用。

          針對(duì)Linux集群對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)高性能和數(shù)據(jù)共享的需求,國(guó)際上已開始研究全新的存儲(chǔ)架構(gòu)和新型系統(tǒng),希望能有效結(jié)合SAN和NAS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),支持直接訪問磁盤以提高性能,通過共享的文件和元數(shù)據(jù)以簡(jiǎn)化管理,目前存儲(chǔ)系統(tǒng)已成為L(zhǎng)inux集群系統(tǒng)高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究熱點(diǎn),如Panasas公司的Object Base Storage Cluster System系統(tǒng)和Cluster File Systems公司的Lustre等。

          基于的存儲(chǔ)

          在2004年, ANSI 推出了基于的存儲(chǔ)設(shè)備(OSD)的1.0版本規(guī)范。它定義了基于對(duì)象的存儲(chǔ)設(shè)備的通訊協(xié)議。OSD規(guī)范描述了一個(gè) SCSI 命令集合,由他提供一個(gè)高水平的OSD接口。這個(gè)接口允許客戶端, 比如文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫存放和索引數(shù)據(jù)。 SNIA’S 技術(shù)工作組當(dāng)前正在開發(fā)OSD 規(guī)范的2.0版本,這個(gè)版本年內(nèi)完成。

          一個(gè)OSD設(shè)備存放對(duì)象,他控制著從對(duì)象到物理介質(zhì)的映射圖。設(shè)備同時(shí)也跟蹤作為屬性的元數(shù)據(jù),例如建立時(shí)間標(biāo)記,從而允許在客戶端非常容易地共享數(shù)據(jù)。

          可以說,OSD最大的賣點(diǎn)在于它結(jié)合了SAN的可擴(kuò)展性和NAS的數(shù)據(jù)共享。早期的NAS架構(gòu)的擴(kuò)展性能并不好,因?yàn)樗械脑獢?shù)據(jù)的處理都集中在NAS服務(wù)器上。在有限的NAS頭下擴(kuò)張更多的存儲(chǔ)受到限制,而且這個(gè)時(shí)候,NAS上的元數(shù)據(jù)處理變成了瓶頸。如果想擴(kuò)展,就需要增加更多的NAS服務(wù)器,但是此時(shí)的管理成為頭疼的事情,因?yàn)閿?shù)據(jù)是分散的, 這就是我們常說到的“NAS 孤島”

          OSD的能力在于它將客戶端和OSD設(shè)備直接聯(lián)系起來,并不需要中間環(huán)節(jié)管理元數(shù)據(jù)。Panasas 公司,全球第一家提供商用OSD產(chǎn)品的公司,同時(shí)提供面向?qū)ο蟮拇鎯?chǔ)和并行文件系統(tǒng)。Panasas 公司的 DirectFLOW 的設(shè)計(jì),客戶端從帶外管理的控制刀片得到目標(biāo)的分布和安全屬性。所有的數(shù)據(jù)流都直接從OSD存儲(chǔ)刀片到客戶端。盡管商用的OSD產(chǎn)品還只是鳳毛麟角,但是OSD技術(shù)還是在日新月異?!∥鹘莺虸BM已經(jīng)展示了OSDc產(chǎn)品?!P已經(jīng)和開放源代碼廠家 Lustre 文件系統(tǒng)合作,使用OSD作為他的StorageWork 可擴(kuò)展文件系統(tǒng)的重要部分。

          對(duì)于對(duì)象存儲(chǔ)來講,不光是解決了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題,同時(shí)它還解決了數(shù)據(jù)安全性的問題。存儲(chǔ)通常已經(jīng)依賴于客戶端和私有網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證來保護(hù)系統(tǒng)的安全性,不管在文件服務(wù)器內(nèi)用的是FC SAN或SCSI陣列。對(duì)象存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)在每一個(gè)級(jí)別上都提供了安全性:存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的認(rèn)證;存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的認(rèn)證;存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)計(jì)算節(jié)點(diǎn)命令的認(rèn)證;所有命令都經(jīng)CRC的完整性檢查;數(shù)據(jù)和命令經(jīng)由IP的私有性。這樣的安全水平能給用戶以信心,他們可以用更經(jīng)濟(jì)高效,可管理并容易訪問的網(wǎng)絡(luò),如以太網(wǎng),作為存儲(chǔ)的傳輸工具,同時(shí)還提高了整個(gè)存儲(chǔ)體系的安全性。

          “對(duì)象存儲(chǔ)設(shè)備并不適合所有的用戶?!?Panasas公司的CTO Garth Gibson博士說。經(jīng)過幾年的努力,Panasas 在政府,科研,能源,媒體和金融服務(wù)有了很多非常成功的案例?!癙anasas 是使用面向?qū)ο蟮拇鎯?chǔ)集群,來解決計(jì)算集群的并行存儲(chǔ)的問題”。高性能計(jì)算和存儲(chǔ)專家胡家鎏教授說。

          高性能計(jì)算領(lǐng)域

          對(duì)象存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)帶有NAS系統(tǒng)的傳統(tǒng)的文件共享和管理特征的單系統(tǒng)映象(single-system-image)文件系統(tǒng),并改進(jìn)了SAN的資源整合和可擴(kuò)展的性能。這種性能,可擴(kuò)展性,可管理性以及安全性的結(jié)合,只能通過在存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)上的重大革命才能被完成。

          第一個(gè)支持對(duì)象體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)問世,它就是Panasas ActiveScale Storage Cluser (存儲(chǔ)集群)。

          此產(chǎn)品已經(jīng)被部署在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,地震資料處理機(jī)構(gòu),以及生物技術(shù)組織,它們都在用Linux集群去解決關(guān)鍵的科學(xué)問題,這些問題在過去是用巨型超級(jí)計(jì)算機(jī)也不能解決的。它們都期盼能解決需要高性能,可擴(kuò)展的共享存儲(chǔ)才能解決的新問題,這種存儲(chǔ)在Panasas的存儲(chǔ)體系之前,在市場(chǎng)上是沒有的。Panasas存儲(chǔ)集群及基于對(duì)象的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)展示了,它們能迎接由Beowolf/Linux集群計(jì)算體系結(jié)構(gòu)提出的挑戰(zhàn),在那里,傳統(tǒng)的基于SAN和DAS的產(chǎn)品都會(huì)敗下陣來。Panasas 在美國(guó)能源部(U.S.Department of Energy:DOE)、Lawrence Livermore 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,Los Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,Sandia 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,Pacific Northwest國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高性能計(jì)算系統(tǒng)中已得到了初步的應(yīng)用。在全球范圍內(nèi),Panasas 對(duì)象存儲(chǔ)集群系統(tǒng)的性能在企業(yè)級(jí)HPC集群的關(guān)鍵應(yīng)用中得以淋漓體現(xiàn)和發(fā)揮。

          OSD將來會(huì)從HPC存儲(chǔ)過渡成主流的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)嗎?我們拭目以待。試想,當(dāng)年SUN公司的NFS不就是從最早的技術(shù)環(huán)境走到主流商業(yè)應(yīng)用的最前線的嗎?

          對(duì)象存儲(chǔ)成為主流

          無論OSD是從HPC走到企業(yè)級(jí)應(yīng)用中,或是通過其他方式,均面臨需要被企業(yè)級(jí)的用戶所接受這樣的事實(shí)。從傳統(tǒng)的存儲(chǔ)變成OSD 存儲(chǔ),需要在多個(gè)層面上作改變,這包括,存儲(chǔ)設(shè)備,存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò),文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。

          OSD 面臨著巨大的機(jī)遇。如Garth Gibson博士所講,大規(guī)模并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題通過數(shù)據(jù)對(duì)象,和屬性可以得到解決。在這個(gè)時(shí)候,對(duì)象存儲(chǔ)的特性才得以發(fā)揮。而這些都是基于塊的存儲(chǔ)所不能解決的。

          對(duì)象存儲(chǔ)可以以這種方式使用而與應(yīng)用無關(guān)。 應(yīng)用系統(tǒng)可以和以前使用文件導(dǎo)向的系統(tǒng)一樣使用,所有的工作通過文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的存取。這個(gè)時(shí)候,應(yīng)用直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)象而不是向文件系統(tǒng)寫數(shù)據(jù)。

          對(duì)象存儲(chǔ)自誕生的那一天起已經(jīng)表現(xiàn)出其巨大的活力,它可以提供數(shù)據(jù)安全,容易的數(shù)據(jù)共享,強(qiáng)大的可擴(kuò)展功能,完全具備走向企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心的能力。我們很高興地看到,對(duì)象存儲(chǔ)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定,很多全球一線的存儲(chǔ)廠商和服務(wù)器廠家均加入到此陣營(yíng)中。各個(gè)廠家的對(duì)象存儲(chǔ)產(chǎn)品已經(jīng)或即將面世。但是,同時(shí)我們也看到,對(duì)象存儲(chǔ)全面取代傳統(tǒng)的塊存儲(chǔ)還需時(shí)日。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/151814.htm


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