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（?三副本?VS? ?雙重RAID）

分布式技術(shù)路線對(duì)比

當(dāng)下，分布式存儲(chǔ)應(yīng)用非常廣泛，主要用于Openstack私有云、各種共有云平臺(tái)、以及服務(wù)器虛擬化、超融合等；按接口劃分：分布式存儲(chǔ)包含塊存儲(chǔ)、對(duì)象存儲(chǔ)、文件存儲(chǔ)等。分布式存儲(chǔ)正逐漸取代傳統(tǒng)磁盤陣列，成為現(xiàn)代存儲(chǔ)平臺(tái)建設(shè)的首選。

分布式存儲(chǔ)的主流廠商有IT大廠華為、新華三、浪潮，也有存儲(chǔ)創(chuàng)新企業(yè)如道熵、XSKY、SmartX等。

主流布式存儲(chǔ)廠家以開源Ceph為基礎(chǔ)或參考模型，以三副本架構(gòu)為主，如華為、新華三、浪潮、XSKY；而道熵則采用雙重RAID架構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用存儲(chǔ)虛擬化與本地RAID管理，節(jié)點(diǎn)間則是分布式兩副本技術(shù)，架構(gòu)上更接近（分布式）磁盤陣列。

三副本技術(shù)路線

三副本分布式存儲(chǔ)采用網(wǎng)絡(luò)間三副本策略實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)與故障修復(fù)。當(dāng)某個(gè)硬盤（OSD）發(fā)生故障時(shí)，該硬盤OSD上的數(shù)據(jù)將自動(dòng)按CRUSH規(guī)則在其他硬盤OSD上重建。

三副本網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)重建有以下幾個(gè)弊端：

消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬，可能會(huì)影響到業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的正常工作；

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)包丟失與重發(fā)的特性，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障或網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)，影響OSD的狀態(tài)，引起OSD重建的連鎖反應(yīng)；

嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷、甚至丟失數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。

三副本分布式存儲(chǔ)的另一個(gè)弊端就是“慢盤”效應(yīng)，以及相關(guān)的性能及穩(wěn)定性問(wèn)題。在三副本系統(tǒng)中，每個(gè)機(jī)械磁盤（HDD）單獨(dú)作為一個(gè)OSD存儲(chǔ)單元承接用戶工作負(fù)載，而單個(gè)HDD隨機(jī)IO讀寫非常低，僅為120 次讀寫/秒，極容易成為瓶頸。

由于分布式存儲(chǔ)采用隨機(jī)數(shù)據(jù)分布，而隨機(jī)性必然導(dǎo)致個(gè)別磁盤上的負(fù)載遠(yuǎn)超平均值（著名的正太分布效應(yīng)）；此外，磁盤本身的制造缺陷或故障還會(huì)加劇?“慢盤”現(xiàn)象發(fā)生的頻率。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)慢盤時(shí)，不僅會(huì)拖累總體性能與用戶體驗(yàn)，甚至可能導(dǎo)致業(yè)務(wù)卡頓、中斷、甚至系統(tǒng)崩潰的嚴(yán)重事故。

雙重RAID技術(shù)路線

雙重RAID采用節(jié)點(diǎn)內(nèi)RAID與網(wǎng)絡(luò)兩副本策略相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)與故障修復(fù)。各節(jié)點(diǎn)采用log-structured 軟件定義技術(shù)（而不是硬件RAID卡），實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)資源池化、數(shù)據(jù)冗余保護(hù)（本地RAID）、ARC智能緩存、在線數(shù)據(jù)壓縮、故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警等高級(jí)管理功能，通過(guò)虛擬卷為OSD提供存儲(chǔ)服務(wù)（vOSD）；在vOSD上層通過(guò)分布式兩副本策略提供跨節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)保護(hù)與業(yè)務(wù)高可用功能。當(dāng)某個(gè)硬盤發(fā)生故障時(shí)，由節(jié)點(diǎn)內(nèi)RAID對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)修復(fù)，而上層vOSD狀態(tài)正常，毫無(wú)感知，不會(huì)觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)修復(fù)。

與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)修復(fù)相比，本地RAID數(shù)據(jù)修復(fù)具有以下特征：

硬件故障隔離，避免了網(wǎng)絡(luò)修復(fù)可能導(dǎo)致的穩(wěn)定性問(wèn)題；

可自動(dòng)避讓業(yè)務(wù)，保證業(yè)務(wù)無(wú)感知；

本地修復(fù)時(shí)數(shù)據(jù)延遲小，不消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬；

抵御故障能力強(qiáng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能抵御一個(gè)或多個(gè)硬盤故障；而三副本最多抵御兩個(gè)連續(xù)的硬盤故障。

雙重RAID的另一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于，支持在線增加NVMe固態(tài)硬盤個(gè)數(shù)，或在線替換更大容量的NVMe固態(tài)硬盤，從而使得用戶活動(dòng)工作負(fù)載數(shù)據(jù)集 (Working Data Set)，俗稱熱數(shù)據(jù)，可幾乎全部落在兩級(jí)緩存加速層中，從而使得系統(tǒng)總體性能可逼近全閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)。

雙重RAID是迄今為止對(duì)付“慢盤”效應(yīng)最有效的辦法。在雙重RAID架構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅具備抵御磁盤故障、數(shù)據(jù)本地修復(fù)的能力，同時(shí)，通過(guò)存儲(chǔ)資源池化技術(shù)將該節(jié)點(diǎn)上所有的vOSD 的工作負(fù)載平均分布到各個(gè)磁盤上。這種負(fù)載均衡技術(shù)可大幅度降低因工作負(fù)載不均勻，或個(gè)別磁盤性能下降導(dǎo)致的慢盤現(xiàn)象。此外，每個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)在整合的存儲(chǔ)資源池基礎(chǔ)上，利用節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存和大容量NVMe固態(tài)硬盤構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的兩級(jí)緩存加速層，并采用自適應(yīng)算法匹配vOSD工作負(fù)載的變化，大幅度提升各個(gè)vOSD承受極端工作負(fù)載的能力。

總結(jié)：雙重RAID架構(gòu)與三副本架構(gòu)相比，在性能、穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)可靠性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。特別需要指出的是，雙重RAID具備非常優(yōu)秀的硬件故障隔離特性，而三副本對(duì)硬件故障的檢查和容錯(cuò)能力較弱，因此雙重RAID可顯著降低運(yùn)維難度與運(yùn)維人工成本。

原文鏈接：

https://mp.weixin.qq.com/s/WE_cnWmwPCVoQG0zjJ38CA



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分布式存儲(chǔ)技術(shù)：三副本 vs 雙重RAID