一文看懂分布式存儲(chǔ)與傳統(tǒng)NAS、SAN優(yōu)劣勢(shì)

傳統(tǒng)SAN存儲(chǔ)設(shè)備一般采用雙控制器架構(gòu)，兩者互為備份，配置兩臺(tái)交換機(jī)與前端的服務(wù)器進(jìn)行連接，這種雙控制器架構(gòu)方式會(huì)有以下兩個(gè)方面的缺點(diǎn)：

1． 網(wǎng)絡(luò)帶寬容易變成整個(gè)存儲(chǔ)性能的瓶頸；

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

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

1、橫向擴(kuò)展性較差

受限于前端控制器的對(duì)外服務(wù)能力，縱向擴(kuò)展磁盤(pán)數(shù)量無(wú)法有效提升存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)外提供服務(wù)的能力。同時(shí)，前端控制器橫向擴(kuò)展能力非常有限，業(yè)界最多僅能實(shí)現(xiàn)幾個(gè)控制器的橫向。因此，前端控制器成為整個(gè)存儲(chǔ)性能的瓶頸。

2、不同廠家傳統(tǒng)存儲(chǔ)之間的差異性帶來(lái)的管理問(wèn)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?zé)o法做到資源的統(tǒng)一管理和彈性調(diào)度，也會(huì)帶來(lái)存儲(chǔ)利用率較低的現(xiàn)象。因此，不同存儲(chǔ)的存在影響了存儲(chǔ)使用的便利性和利用率。

分布式存儲(chǔ)往往采用分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用多臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器分擔(dān)存儲(chǔ)負(fù)荷，利用位置服務(wù)器定位存儲(chǔ)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(kuò)展，將通用硬件引入的不穩(wěn)定因素降到最低。優(yōu)點(diǎn)如下：

1． 高性能

一個(gè)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(xiě)緩存，并且支持自動(dòng)的分級(jí)存儲(chǔ)。分布式存儲(chǔ)通過(guò)將熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)映射到高速存儲(chǔ)中，來(lái)提高系統(tǒng)響應(yīng)速度；一旦這些區(qū)域不再是熱點(diǎn)，那么存儲(chǔ)系統(tǒng)會(huì)將它們移出高速存儲(chǔ)。而寫(xiě)緩存技術(shù)則可使配合高速存儲(chǔ)來(lái)明顯改變整體存儲(chǔ)的性能，按照一定的策略，先將數(shù)據(jù)寫(xiě)入高速存儲(chǔ)，再在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行同步落盤(pán)。

2． 支持分級(jí)存儲(chǔ)

由于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行松耦合鏈接，分布式存儲(chǔ)允許高速存儲(chǔ)和低速存儲(chǔ)分開(kāi)部署，或者任意比例混布。在不可預(yù)測(cè)的業(yè)務(wù)環(huán)境或者敏捷應(yīng)用情況下，分層存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)可以發(fā)揮到最佳。解決了目前緩存分層存儲(chǔ)最大的問(wèn)題是當(dāng)性能池讀不命中后，從冷池提取數(shù)據(jù)的粒度太大，導(dǎo)致延遲高，從而給造成整體的性能的抖動(dòng)的問(wèn)題。

3． 多副本的一致性

與傳統(tǒng)的存儲(chǔ)架構(gòu)使用RAID模式來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠性不同，分布式存儲(chǔ)采用了多副本備份機(jī)制。在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之前，分布式存儲(chǔ)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)上。為了保證多個(gè)數(shù)據(jù)副本之間的一致性，分布式存儲(chǔ)通常采用的是一個(gè)副本寫(xiě)入，多個(gè)副本讀取的強(qiáng)一致性技術(shù)，使用鏡像、條帶、分布式校驗(yàn)等方式滿足租戶對(duì)于可靠性不同的需求。在讀取數(shù)據(jù)失敗的時(shí)候，系統(tǒng)可以通過(guò)從其他副本讀取數(shù)據(jù)，重新寫(xiě)入該副本進(jìn)行恢復(fù)，從而保證副本的總數(shù)固定；當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間處于不一致?tīng)顟B(tài)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)數(shù)據(jù)重建恢復(fù)，同時(shí)租戶可設(shè)定數(shù)據(jù)恢復(fù)的帶寬規(guī)則，最小化對(duì)業(yè)務(wù)的影響。

4． 容災(zāi)與備份

在分布式存儲(chǔ)的容災(zāi)中，一個(gè)重要的手段就是多時(shí)間點(diǎn)快照技術(shù)，使得用戶生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一定時(shí)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(shí)間點(diǎn)快照技術(shù)支持同時(shí)提取多個(gè)時(shí)間點(diǎn)樣本同時(shí)恢復(fù)，這對(duì)于很多邏輯錯(cuò)誤的災(zāi)難定位十分有用，如果用戶有多臺(tái)服務(wù)器或虛擬機(jī)可以用作系統(tǒng)恢復(fù)，通過(guò)比照和分析，可以快速找到哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)才是需要回復(fù)的時(shí)間點(diǎn)，降低了故障定位的難度，縮短了定位時(shí)間。這個(gè)功能還非常有利于進(jìn)行故障重現(xiàn)，從而進(jìn)行分析和研究，避免災(zāi)難在未來(lái)再次發(fā)生。多副本技術(shù)，數(shù)據(jù)條帶化放置，多時(shí)間點(diǎn)快照和周期增量復(fù)制等技術(shù)為分布式存儲(chǔ)的高可靠性提供了保障。

5． 彈性擴(kuò)展

得益于合理的分布式架構(gòu)，分布式存儲(chǔ)可預(yù)估并且彈性擴(kuò)展計(jì)算、存儲(chǔ)容量和性能。分布式存儲(chǔ)的水平擴(kuò)展有以下幾個(gè)特性：

1） 節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展后，舊數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)遷移到新節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，避免單點(diǎn)過(guò)熱的情況出現(xiàn)；

2） 水平擴(kuò)展只需要將新節(jié)點(diǎn)和原有集群連接到同一網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)過(guò)程不會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)造成影響；

3） 當(dāng)節(jié)點(diǎn)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(kuò)展，此后新節(jié)點(diǎn)的資源就會(huì)被管理平臺(tái)接管，被用于分配或者回收。

6． 存儲(chǔ)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化

隨著分布式存儲(chǔ)的發(fā)展，存儲(chǔ)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程也不斷推進(jìn)，分布式存儲(chǔ)優(yōu)先采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口（SMI-S或OpenStack Cinder）進(jìn)行存儲(chǔ)接入。在平臺(tái)層面，通過(guò)將異構(gòu)存儲(chǔ)資源進(jìn)行抽象化，將傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備級(jí)的操作封裝成面向存儲(chǔ)資源的操作，從而簡(jiǎn)化異構(gòu)存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的操作，以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的集中管理，并能夠自動(dòng)執(zhí)行創(chuàng)建、變更、回收等整個(gè)存儲(chǔ)生命周期流程?；诋悩?gòu)存儲(chǔ)整合的功能，用戶可以實(shí)現(xiàn)跨不同品牌、介質(zhì)地實(shí)現(xiàn)容災(zāi)，如用中低端陣列為高端陣列容災(zāi)，用不同磁盤(pán)陣列為閃存陣列容災(zāi)等等，從側(cè)面降低了存儲(chǔ)采購(gòu)和管理成本。

分布式存儲(chǔ)與傳統(tǒng)的SAN、NAS相比，優(yōu)勢(shì)如下：

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

2、價(jià)格： 傳統(tǒng)的SAN、NAS，價(jià)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(kuò)展還需要增加擴(kuò)展柜。成本太高。分布式存儲(chǔ)只需要IP網(wǎng)絡(luò)，幾臺(tái)X86服務(wù)器加內(nèi)置硬盤(pán)就可以組建起來(lái)，初期成本比較低。擴(kuò)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(kuò)展能力受限，一個(gè)機(jī)頭最多可以帶幾百個(gè)磁盤(pán)。如果想要個(gè)PB以上的共享存儲(chǔ)，分布式存儲(chǔ)只最好的選擇。不用擔(dān)心擴(kuò)展能力問(wèn)題。

缺點(diǎn)：

1、需要比較強(qiáng)的技術(shù)能力和運(yùn)維能力，甚至有開(kāi)發(fā)能力的用戶。傳統(tǒng)存儲(chǔ)開(kāi)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(kāi)源或者是有公司基于開(kāi)源系統(tǒng)提供支持服務(wù)，版本迭代比較快，出問(wèn)題后有可能需要自己解決。

2、數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題。對(duì)于ORACLE RAC這一類(lèi)對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求比較高的應(yīng)用場(chǎng)景，分布式存儲(chǔ)的性能可能就稍弱了，因?yàn)榉植际降慕Y(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)同步是一個(gè)大問(wèn)題，雖然現(xiàn)在技術(shù)一致在進(jìn)步，但是也不如傳統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式可靠。

3、穩(wěn)定性問(wèn)題，分布式存儲(chǔ)非常依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和帶寬，如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生抖動(dòng)或者故障，都可能會(huì)影響分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行。例如，一旦發(fā)生IP沖突，那么整體分布式存儲(chǔ)可能都無(wú)法訪問(wèn)。傳統(tǒng)存儲(chǔ)一般使用專(zhuān)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(shì)，能夠帶來(lái)極高 的客戶價(jià)值。超融合架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算、存儲(chǔ)、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(kuò)展能力，可以為數(shù)據(jù)中心帶來(lái)最優(yōu)的效 率、靈活性、規(guī)模、成本和數(shù)據(jù)保護(hù)。使用計(jì)算存儲(chǔ)超融合的一體化 平臺(tái)，替代了傳統(tǒng)的服務(wù)器加集中式存儲(chǔ)的架構(gòu)，使得整個(gè)架構(gòu)更清 晰簡(jiǎn)單，極大簡(jiǎn)化了復(fù)雜 IT 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

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(gè)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(zhǎng)，傳統(tǒng)的 IT 架構(gòu)無(wú)法滿足或者代價(jià)過(guò)高。超融合架構(gòu)可以輕松達(dá) 到數(shù)十萬(wàn) IOPS。若采用全閃存超融合，性能遠(yuǎn)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(guò)高，成本并不是超 融合的最大優(yōu)勢(shì)，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(shí)存在的需求。超融合 支持通用標(biāo)準(zhǔn) 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(hù)投資。