分布式存儲系統(tǒng)(Distributed Storage System，DSS)，也指分布式文件系統(tǒng)(Distributed File
System，DFS)。分布式存儲，從原理上講，是將數(shù)據(jù)文件分散地存儲到集群服務(wù)器上，而構(gòu)建集群的服務(wù)器往往由低成本的商用硬件組成。用戶利用系統(tǒng)提供的接口方便、快捷地訪問存儲系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部通過軟件和硬件共同協(xié)作完成用戶操作指令。
一、分布式存儲技術(shù)
(1) 分布式存儲技術(shù)
①分布式 連接存儲(Network Attached Storage，NAS)
NAS主要組件包括NAS頭和存儲陣列，NAS頭主要由四個部分組成，包括 *** 接口、 文件共享協(xié)議、
專用的操作系統(tǒng)以及底層的存儲接口。存儲可以位于NAS內(nèi)部，也可以獨立于NAS作為單獨的存儲陣列存在。客戶端用戶可以通過專有的文件共享協(xié)議，如Windows用戶可以利用CIFS協(xié)議、Unix用戶利用NFS協(xié)議，經(jīng)過普適的IP
***
訪問NAS設(shè)備上的存儲資源。NAS頭部在接收到用戶的文件訪問I/O后，通過其內(nèi)部專用的操作系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)塊I/O，并結(jié)合操作系統(tǒng)記錄的文件位置，進行文件的存取工作。
優(yōu)點：提高傳統(tǒng)存儲環(huán)境的擴展性，并且整合服務(wù)器和存儲資源以進行統(tǒng)一管理，簡化管理任務(wù)
缺點：無法滿足高性能要求，不適合于對存儲介質(zhì)進行復(fù)雜操作的任務(wù)
②存儲區(qū)域 *** (Storage Area Network，SAN)
根據(jù)數(shù)據(jù)在服務(wù)器和存儲設(shè)備之間傳輸協(xié)議的不同，SAN主要分為光纖通道SAN和IP SAN兩種類型，SAN主要由服務(wù)器、 存儲設(shè)備以及 ***
連接三部分構(gòu)成。服務(wù)器通過 *** 連接和常見的串行SCSI協(xié)議FCP(Fiber Channel
Protocol)，來遠程訪問存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)資源。SAN將應(yīng)用與存儲分離，在降低了應(yīng)用存儲耦合的基礎(chǔ)上，分離了兩者的管理工作。在光纖通道SAN中，服務(wù)器與存儲設(shè)備的連接渠道包括集線器，交換機和導(dǎo)向器，通過專門搭建的基于光纖通道的
*** ，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、高速傳輸。而在IP SAN中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)那朗峭ㄓ玫腎P *** ，可以利用現(xiàn)有的 *** 連接迅速構(gòu)建簡易的IP
SAN，方便靈活。
優(yōu)缺點：基于光纖通道的SAN由于需要搭建專用的 *** ，成本高昂，維護難度較大，并且性能也與現(xiàn)有IP
SAN相差無幾，無法體現(xiàn)出自身的性能優(yōu)勢;而IP SAN受限于傳統(tǒng)IP *** 的性能和穩(wěn)定性，無法達到光纖通道SAN的高速、穩(wěn)定的特性。
(2)分布式文件系統(tǒng)
①Google File System(GFS)
GFS是Google公司云計算基礎(chǔ)設(shè)施中負責(zé)分布式數(shù)據(jù)管理的重要子系統(tǒng)，是一個面向大規(guī)模分布式環(huán)境的、 高可用、 高可靠、
高可擴展性的分布式文件系統(tǒng)，用于對大量數(shù)據(jù)的存儲和管理。
②Hadoop File System(HDFS)
GFS源于Google公司自身的業(yè)務(wù)和應(yīng)用服務(wù)要求，其具體的工程實現(xiàn)細節(jié)并未完全公布。研究人員根據(jù)GFS論文的核心設(shè)計思想，在Amazon、Yahoo
等IT 巨擘的牽頭下，設(shè)計了一種新的面向分布式環(huán)境、高可靠性、高性能的分布式文件系統(tǒng)HDFS。該文件系統(tǒng)最初是作為Apache
Nutch搜索引擎工程的底層基礎(chǔ)架構(gòu)而研發(fā)的，屬于Apache Hadoop Core項目的重要組成部分，主要用于數(shù)據(jù)的分布式存儲以及計算任務(wù)。
③Ceph
Ceph是一種新的、開源分布式文件系統(tǒng)，是Sage
Weil在加州大學(xué)圣克魯茲分校攻博期間負責(zé)的關(guān)于存儲研究的項目，用于面向高性能、高可靠性、大規(guī)模的分布式環(huán)境。Ceph的生態(tài)系統(tǒng)包括四個組成部分，它們是客戶端(Client)、元數(shù)據(jù)服務(wù)器(Metadata
server cluster)、對象存儲集群(Object storage cluster)和集群監(jiān)視器(Cluster
monitors)，目前Ceph已經(jīng)被用于實際生產(chǎn)環(huán)境中，許多大型IT及互聯(lián)網(wǎng)公司，如華為、沃爾瑪、Bloomberg、AT&T，eBay等均將Ceph用于其分布式文件系統(tǒng)以及存儲系統(tǒng)的構(gòu)建。
(3)P2P存儲技術(shù)
在P2P存儲中，所有節(jié)點地位均等，既可以是客戶機，也可以是服務(wù)器。每個節(jié)點可以同時提供存儲服務(wù)和訪問其他節(jié)點的存儲服務(wù)，打破了節(jié)點角色的壁壘，充分利用了節(jié)點自身的存儲和計算資源。現(xiàn)有P2P存儲技術(shù)主要包括OceanStore、PAST、CFS、Dynamo。
(4)新型存儲技術(shù)
①基于對象的存儲(Object-based Storage Devices，OSD)
OSD系統(tǒng)通常由三個組件構(gòu)成，它們分別是OSD節(jié)點、 內(nèi)部私有 ***
以及存儲系統(tǒng)。OSD節(jié)點主要負責(zé)元數(shù)據(jù)服務(wù)和存儲服務(wù)，不僅如此，它還負責(zé)維護對象ID與文件系統(tǒng)域名空間的映射關(guān)系。內(nèi)部 ***
保證了節(jié)點與存儲系統(tǒng)、多節(jié)點之間的互聯(lián)互通。存儲系統(tǒng)通常由廉價、高密度磁盤組成，用于存儲對象。
②統(tǒng)一存儲
一個統(tǒng)一存儲系統(tǒng)主要包括底層存儲系統(tǒng)、存儲控制器、NAS機頭、OSD節(jié)點以及相應(yīng)的訪問協(xié)議。存儲控制器可以通過iSCSI、FC和FCoE協(xié)議，為應(yīng)用服務(wù)器提供基于塊級的數(shù)據(jù)存儲和訪問。NAS機頭通過CIFS和NFS協(xié)議，可以為NAS
用戶提供文件級的存儲和訪問服務(wù)。OSD節(jié)點通過REST和SOAP協(xié)議，以及對應(yīng)的API為應(yīng)用服務(wù)器提供對象級別的訪問服務(wù)。應(yīng)用服務(wù)器或者用戶無需知曉底層實現(xiàn)細節(jié)，只需要根據(jù)數(shù)據(jù)訪問的粒度，選擇合適的協(xié)議就可以在統(tǒng)一存儲的平臺中進行數(shù)據(jù)的讀寫，方便快捷。現(xiàn)有的統(tǒng)一存儲產(chǎn)品，如EMC
VNX、Huawei OceanStor T系列，已經(jīng)能夠為企業(yè)級用戶提供統(tǒng)一存儲的服務(wù)。
二、分布式存儲與傳統(tǒng)存儲的區(qū)別
(1)高性能，每個節(jié)點服務(wù)器都具有單獨的處理數(shù)據(jù)請求的能力，集群中所有節(jié)點并行執(zhí)行不同的處理請求，每當(dāng)有新的節(jié)點加入集群，總資源池都會得到增長，系統(tǒng)性能得到提升
(2)高可靠性，能夠有效避免SPoF問題的出現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)中某一節(jié)點服務(wù)器出現(xiàn)宕機或者其他故障時，系統(tǒng)服務(wù)不受影響
(3)低成本，能夠很大程度地減少建立基礎(chǔ)設(shè)施的成本，同時數(shù)據(jù)管理的成本也會有效減少
(4)高擴展性，可以通過更多的添加服務(wù)器節(jié)點實現(xiàn)系統(tǒng)的水平擴展，從而線性地提高系統(tǒng)總體容量與性能，并減輕對特定設(shè)備的依賴
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