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分布式vs.集中式,存储架构如何选?

发布时间:2022-05-08 来源:本站

存储技术发展日新月异。一方面传统集中式SAN/NAS还在广泛使用,另一方面各类分布式存储产品已纷纷在新兴的海量数据场景中占据市场。如何根据业务需求选择合适的存储架构?分布式存储能否在所有场景都能取代传统集中式存储?请参考本文攻略。

一、传统集中式存储

传统SAN/NAS存储的硬件架构采用“控制器+硬盘柜”的方式。中高端存储支持多个控制器,以保障高可用并提高性能。多控制器为紧耦合,通过PCIE总线或Infiniband网络互连,共享磁盘阵列,共享缓存。


传统存储的系统架构具有I/O路径短,访问延迟小的优势。传统存储通过内置BBU电池或外置的UPS来实现掉电保护,保障缓存中的数据在掉电后不丢失,结合双活、容灾、CDP等技术保障业务系统的连续性和数据安全性。


传统集中式存储起步早,技术成熟,架构简单,表现出足够的稳定性,对高IOPS、低延时、和数据强一致性有很好支持。另外,近年来全闪存阵列存储发展迅速,IOPS性能提高到机械硬盘存储的100倍以上,能够有效解决IOPS性能痛点。


传统集中式存储的特性适合作为金融/医疗等核心业务系统的数据库存储。


传统存储的系统架构决定了其扩展能力有限,无法很好支撑高并发访问性能。随着我们进入大数据时代,集中式存储增长空间越来越有限。


二、分布式存储


企业不断快速增长的海量数据,需要更有弹性可扩展的存储架构。



分布式存储是新兴的存储技术,采用“标准的x86服务器硬件+存储软件”的架构,将标准X86/ARM服务器通过高速以太网或Infiniband互连,通过分布式存储软件将服务器本地的HDD、SSD等存储介质组织成统一的大规模存储资源池。分布式存储实现了存储的硬件与软件解耦,数据中心能够以标准化硬件搭建存储平台,提升IT敏捷性,降低运维成本,符合软件定义数据中心的发展趋势。


分布式存储也称为软件定义分布式存储(SDS: Software Defined Storage)。


分布式存储的存储单元为x86/ARM服务器(也称为节点),以标准2U 存储服务器为例,前面板可插入12块3.5寸硬盘。

▲ 存储服务器:2U高度,12盘位

硬盘的容量,有:

4TB\6TB\8TB\10TB\12TB\16TB等。

如果选择10TB硬盘,则单个节点的物理容量为 12 * 10 = 120TB。


分布式存储有效解决了传统集中式存储的可扩展性问题,规模可扩展至上千个节点,容量扩展到上百PB甚至EB级,性能随容量线性提升。按需在线扩容后,自动实现数据再均衡。分布式存储的多个存储节点能够同时提供读写服务,因此具有很高的吞吐率,可达到几十GB/s。


分布式存储支持3种存储功能,能够打造统一的数据存储平台:

1、SAN块存储,SCSI/iSCSI接口协议

2、NAS文件存储,CIFS/NFS接口协议

3、对象存储,S3接口协议


分布式存储使用多副本和纠删码技术实现数据保护。多副本方式(业界常用的多副本方式一般为2副本或3副本),其优点是可靠性高,性能高;但缺点是存储容量有效利用率低(2副本为50%,3副本为33%)。业界常用的纠删码配置方式一般为8+4(8个数据块,4个校验块,容量利用率为66%)。纠删码的优点是可靠性高,容量利用率高,缺点是性能低。

一般选择原则是:

1、在线存储设备用多副本;备份归档用纠删码;

2、小文件用多副本;大文件用纠删码。


目前,国内有多种分布式存储产品可以选择,包括开源软件、基于开源软件优化的产品、国产研发的分布式存储产品等。

开源存储软件

Ceph:适合于云平台块存储和对象存储

Hadoop HDFS:适用于大数据分析

Glusterfs:适合于视频媒资等大文件和以读为主的场景

Beegfs/Luster:适用于高性能计算

Ceph类产品

国内有比较多的基于开源存储软件Ceph优化的产品。

自主研发的分布式存储

霄云碧海分布式存储,华为Oceanstor Pacific存储等。

上海霄云研发的碧海分布式存储,性能优异,解决了海量小文件存储的痛点,性能达到传统集中式高端存储和Ceph类产品的3倍,文件数可达到百亿级以上,为医疗PACS影像、金融电子票据、自动驾驶、工业自动化等海量数据场景提供了革新的存储解决方案


、总结


_

集中式存储

分布式存储

系统架构

控制器+磁盘柜,

紧耦合

标准X86服务器+分布式存储软件

拓展性

控制器:2~16

存储节点:~1024

功能

块、文件

块、文件、对象

可管理文件数

亿级

Hadoop HDFS:

10亿级

Ceph:10亿级

碧海分布式存储:百亿级

数据保护

RAID+电池保护

多副本、纠删码

IO延迟

吞吐率

TCO成本

专用硬件,TCO成本高

标准化硬件,硬件采购和维护成本低。大规模存储场景下TCO成本低于传统集中式存储。

适用场景

核心数据库

海量非结构化数据

云原生/容器/超融合等

发展趋势

全闪存

代表存储技术发展方向,在海量数据场景取代集中式存储。


综上所述,分布式存储是一种未来主流的存储技术,具备非常好的发展前景,但是分布式存储并不能适应所有的业务场景,需要根据实际的业务需求进行合理选择。




关键词标签:海量存储 文件存储 分布式存储 国产存储 私有云 企业级存储 软件定义存储

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