對象存儲:塊和文件之外的存儲形式
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對象存儲:塊和文件之外的存儲形式  2012/3/1
塊是存儲的基礎架構,對塊的管理是簡單的。從全球第一個磁盤存儲技術50年前誕生到現在,塊的技術沒有發生太大變化。磁盤工業生產遍及全球。最近幾年,存儲行業興起存儲虛擬化和數據整合的新概念,在這些概念和方案中,數據還是以塊的形式通過網絡進行讀寫操作! K形式的存儲在滿足數據可擴展性和數據安全性的增長方面,日益顯現出其局限性和不足。國際上主要有兩類網絡化存儲架構,它們是通過命令集來區分的! 〉谝活愂

塊是存儲的基礎架構,對塊的管理是簡單的。從全球第一個磁盤存儲技術50年前誕生到現在,塊的技術沒有發生太大變化。磁盤工業生產遍及全球。最近幾年,存儲行業興起存儲虛擬化和數據整合的新概念,在這些概念和方案中,數據還是以塊的形式通過網絡進行讀寫操作。

塊形式的存儲在滿足數據可擴展性和數據安全性的增長方面,日益顯現出其局限性和不足。國際上主要有兩類網絡化存儲架構,它們是通過命令集來區分的。

第一類是SAN(Storage Area Network)結構,它采用SCSI 塊I/O的命令集,通過在磁盤或FC(Fiber Channel)級的數據訪問提供高性能的隨機I/O和數據吞吐率,它具有高帶寬、低延遲的優勢,在高性能計算中占有一席之地,但是由于SAN系統的價格較高,且可擴展性較差,已不能滿足成千上萬個CPU規模的系統。第二類是NAS(Network Attached Storage)結構,它采用NFS或CIFS命令集訪問數據,以文件為傳輸協議,通過TCP/IP實現網絡化存儲,可擴展性好、價格便宜、用戶易管理,如目前在集群計算中應用較多的NFS文件系統,但由于NAS的協議開銷高、帶寬低、延遲大,不利于在高性能集群中應用。

針對Linux集群對存儲系統高性能和數據共享的需求,國際上已開始研究全新的存儲架構和新型文件系統,希望能有效結合SAN和NAS系統的優點,支持直接訪問磁盤以提高性能,通過共享的文件和元數據以簡化管理,目前對象存儲系統已成為Linux集群系統高性能存儲系統的研究熱點,如Panasas公司的Object Base Storage Cluster System系統和Cluster File Systems公司的Lustre等。

基于對象的存儲

在2004年, ANSI 推出了基于對象的存儲設備(OSD)的1.0版本規范。它定義了基于對象的存儲設備的通訊協議。OSD規范描述了一個 SCSI 命令集合,由他提供一個高水平的OSD接口。這個接口允許客戶端, 比如文件系統和數據庫存放和索引數據。 SNIA’S 技術工作組當前正在開發OSD 規范的2.0版本,這個版本年內完成。

一個OSD設備存放對象,他控制著從對象到物理介質的映射圖。設備同時也跟蹤作為屬性的元數據,例如建立時間標記,從而允許在客戶端非常容易地共享數據。

可以說,OSD最大的賣點在于它結合了SAN的可擴展性和NAS的數據共享。早期的NAS架構的擴展性能并不好,因為所有的元數據的處理都集中在NAS服務器上。在有限的NAS頭下擴張更多的存儲受到限制,而且這個時候,NAS上的元數據處理變成了瓶頸。如果想擴展,就需要增加更多的NAS服務器,但是此時的管理成為頭疼的事情,因為數據是分散的, 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設備直接聯系起來,并不需要中間環節管理元數據。Panasas 公司,全球第一家提供商用OSD產品的公司,同時提供面向對象的存儲和并行文件系統。Panasas 公司的 DirectFLOW 的設計,客戶端從帶外管理的控制刀片得到目標的分布和安全屬性。所有的數據流都直接從OSD存儲刀片到客戶端。盡管商用的OSD產品還只是鳳毛麟角,但是OSD技術還是在日新月異!∥鹘莺虸BM已經展示了OSDc產品!P已經和開放源代碼廠家 Lustre 文件系統合作,使用OSD作為他的StorageWork 可擴展文件系統的重要部分。

對于對象存儲來講,不光是解決了數據存儲的問題,同時它還解決了數據安全性的問題。存儲通常已經依賴于客戶端和私有網絡的認證來保護系統的安全性,不管在文件服務器內用的是FC SAN或SCSI陣列。對象存儲體系結構在每一個級別上都提供了安全性:存儲系統對存儲設備的認證;存儲系統對計算節點的認證;存儲系統對計算節點命令的認證;所有命令都經CRC的完整性檢查;數據和命令經由IP的私有性。這樣的安全水平能給用戶以信心,他們可以用更經濟高效,可管理并容易訪問的網絡,如以太網,作為存儲的傳輸工具,同時還提高了整個存儲體系的安全性。

“對象存儲設備并不適合所有的用戶! Panasas公司的CTO Garth Gibson博士說。經過幾年的努力,Panasas 在政府,科研,能源,媒體和金融服務有了很多非常成功的案例!癙anasas 是使用面向對象的存儲集群,來解決計算集群的并行存儲的問題”。高性能計算和存儲專家胡家鎏教授說。

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