云存儲兩大架構：TCS和LCA

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對于一個成功的、具有極高可擴展性的NAS存儲系統(tǒng)來說，要想架構云存儲系統(tǒng)解決方案需要什么?     云存儲的概念始于Amazon提供的一項服務(S3)，同時還伴隨著其云計算產品(EC2)。在Amazon的S3的服務背后，它還管理著多個商品硬件設備，并捆綁著相應的軟件，用于創(chuàng)建一個存儲池。新興的網(wǎng)絡公司已經(jīng)接受了這種產品，并提出了云存儲這個術語及其相應的概念。

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

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

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

緊耦合對稱(TCS)架構：

構建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，因為它們需要的單一文件I/O操作要比單一設備的I/O操作多得多。業(yè)內對此的回應是創(chuàng)建利用TCS架構的產品，很多節(jié)點同時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，需要一定程度的技術經(jīng)驗才能安裝和使用。

松弛耦合非對稱(LCA)架構：

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

● 存儲節(jié)點可以將重點放在提供讀寫服務的要求上，而不需要來自網(wǎng)絡節(jié)點的確認信息。

● 節(jié)點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例來調整云存儲。

● 消除節(jié)點之間共享的大量狀態(tài)開銷也可以消除用戶計算機互聯(lián)的需要，如光纖通道或infiniband，從而進一步降低成本。

● 異構硬件的混合和匹配使用戶能夠在需要的時候在當前經(jīng)濟規(guī)模的基礎上擴大存儲，同時還能提供永久的數(shù)據(jù)可用性。

● 擁有集中元數(shù)據(jù)意味著，存儲節(jié)點可以旋轉地進行深層次應用程序歸檔，而且在控制節(jié)點上，元數(shù)據(jù)經(jīng)常都是可用的。

云存儲選擇

雖然在可擴展的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、一種硬件設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：

● 服務模式：最普遍的情況下， 當你考慮云存儲的時候，你就會想到其所提供的服務產品。這種模式很容易開始，其可擴展性幾乎是瞬間的。根據(jù)定義，你擁有一份異地數(shù)據(jù)的備份。然而，帶寬是有限的，因此要考慮你的恢復模型。你必須要滿足你網(wǎng)絡之外的數(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部網(wǎng)絡好。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，因為你會受到硬件設備的限制。

● 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所沒有的價格競爭優(yōu)勢。然而，其安裝/管理過程序要謹慎關注，因為安裝某些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)時代的到來，在這個時代里，企業(yè)使用YouTube來分發(fā)培訓錄像，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)正致力于內容的創(chuàng)建和分布，基因組研究、醫(yī)學影像等的要求會更加嚴格準確。LCS架構的云存儲非常適合這種類型的工作負載，而且還提供了巨大的成本、性能和管理優(yōu)勢。