看圖識云 全面解析云存儲的網(wǎng)格架構

云存儲(cloud storage)這個概念一經(jīng)提出，就得到了眾多廠商的支持和關注。Amazon在兩年前就推出的Elastic Compute Cloud(EC2：彈性計算云)云存儲產(chǎn)品，旨在為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)服務形式同時提供更強的存儲和計算功能。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡服務提供商CDNetworks和業(yè)界著名的云存儲平臺服務商 Nirvanix發(fā)布了一項新的合作，并宣布結成戰(zhàn)略伙伴關系，以提供業(yè)界目前唯一的云存儲和內(nèi)容傳送服務集成平臺。

半年以前，微軟就已經(jīng)推出了提供網(wǎng)絡移動硬盤服務的Windows Live SkyDrive Beta測試版。近期，EMC宣布加入 道里可信基礎架構項目，致力于云計算環(huán)境下關于信任和可靠度保證的全球研究協(xié)作，IBM也將云計算標準作為全球備份中心的3億美元擴展方案的一部分。

云存儲變得越來越熱，大家眾說紛”云”，而且各有各的說法，各有各的觀點，那么到底什么是云存儲?

云狀的網(wǎng)格結構

云存儲在云計算 (cloud computing)概念上延伸和發(fā)展出來的一個新的概念。云計算是是分布式處理(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網(wǎng)格計算(Grid Computing)的發(fā)展，是透過網(wǎng)絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)計算分析之后將處理結果回傳給用戶。通過云計算技術，網(wǎng)絡服務提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達到和”超級計算機”同樣強大的網(wǎng)絡服務。

云存儲的概念與云計算類似，它是指通過集群應用、網(wǎng)格技術或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務訪問功能的一個系統(tǒng)。如果這樣解釋還是難以理解，那我們可以借用廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的結構來解釋云存儲。

相信大家對局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)都已經(jīng)非常了解了。在常見的局域網(wǎng)系統(tǒng)中，我們?yōu)榱四芨玫厥褂镁钟蚓W(wǎng)，一般來講，使用者需要非常清楚地知道網(wǎng)絡中每一個軟硬件的型號和配置，比如采用什么型號交換機，有多少個端口，采用了什么路由器和防火墻，分別是如何設置的。系統(tǒng)中有多少個服務器，分別安裝了什么操作系統(tǒng)和軟件。各設備之間采用什么類型的連接線纜，分配了什么 xml:lang=IP地址和子網(wǎng)掩碼。

但當我們使用廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)時，我們只需要知道是什么樣的接入網(wǎng)和用戶名、密碼就可以連接到廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，并不需要知道廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)中到底有多少臺交換機、路由器、防火墻和服務器，不需要知道數(shù)據(jù)是通過什么樣的路由到達我們的電腦，也不需要知道網(wǎng)絡中的服務器分別安裝了什么軟件，更不需要知道網(wǎng)絡中各設備之間采用了什么樣的連接線纜和端口。

廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)對于具體的使用者是完全透明的，我們經(jīng)常用一個云狀的圖形來表示廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。

雖然云狀的圖形中包含了許許多多的交換機、路由器、防火墻和服務器，但對具體的廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)用戶來講，這些都是不需要知道的。這個云狀圖形代表的是廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)帶給大家的互聯(lián)互通的網(wǎng)絡服務，無論我們在任何地方，都可以通過一個網(wǎng)絡接入線纜和一個用戶、密碼，就可以接入廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，享受網(wǎng)絡帶給我們的服務。

參考云狀的網(wǎng)絡結構，創(chuàng)建一個新型的云狀結構的存儲系統(tǒng)系統(tǒng)，這個存儲系統(tǒng)由多個存儲設備組成，通過集群功能、分布式文件系統(tǒng)或類似網(wǎng)格計算等功能聯(lián)合起來協(xié)同工作，并通過一定的應用軟件或應用接口，對用戶提供一定類型的存儲服務和訪問服務。

當我們使用某一個獨立的存儲設備時，我們必須非常清楚這個存儲設備是什么型號，什么接口和傳輸協(xié)議，必須清楚地知道存儲系統(tǒng)中有多少塊磁盤，分別是什么型號、多大容量，必須清楚存儲設備和服務器之間采用什么樣的連接線纜。為了保證數(shù)據(jù)安全和業(yè)務的連續(xù)性，我們還需要建立相應的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)和容災系統(tǒng)。除此之外，對存儲設備進行定期地狀態(tài)監(jiān)控、維護、軟硬件更新和升級也是必須的。

如果采用云存儲，那么上面所提到的一切對使用者來講都不需要了。云狀存儲系統(tǒng)中的所有設備對使用者來講都是完全透明的，任何地方的任何一個經(jīng)過授權的使用者都可以通過一根接入線纜與云存儲連接，對云存儲進行數(shù)據(jù)訪問。

云存儲簡易架構圖

經(jīng)?？吹饺藗冊谡務撛拼鎯Γ菦]看過實際的圖，人們很難想象到底云存儲是什么模樣，下面就是一個云存儲的簡易架構圖

橘色的存儲節(jié)點(storage node)負責存放文件，藍色的控制節(jié)點(control node)則是作為文件索引，并負責監(jiān)控存儲節(jié)點間容量及負載的均衡，這2個部分合起來便組成一個云存儲。存儲節(jié)點與控制節(jié)點都是單純的服務器，只是存儲節(jié)點的硬盤多一些，存儲節(jié)點服務器不需要具備 RAID 的功能，只要能安裝 Linux 即可，控制節(jié)點為了保護數(shù)據(jù)，需要有簡單的 RAID level 01的功能。每個存儲節(jié)點與控制節(jié)點至少有2片網(wǎng)卡(千兆、萬兆卡都可以，有些也支持 infiniband)，一片網(wǎng)卡 internal 負責內(nèi)部存儲節(jié)點與控制節(jié)點的溝通、數(shù)據(jù)遷移，一片 external 負責對外應用端的數(shù)據(jù)讀寫，一片千兆卡，讀可以達到100MB，寫可以達到70MB，如果你覺得對外一片網(wǎng)卡不夠，也可以多裝幾片。

上面灰色的方塊(NFS、HTTP、FTP、WebDav)是應用端，左上角的灰色方塊(mgmt console)是一臺PC，負責云存儲中存儲節(jié)點的管理。對應用端看來，云存儲只是個文件系統(tǒng)，而且一般來說支持標準的協(xié)議，例如 NFS、HTTP、FTP、WebDav等等，所以很容易把舊有的系統(tǒng)與云存儲結合，應用端不需要作什么改變。

云存儲不是要取代現(xiàn)有的盤陣，而是為了應付高速成長的數(shù)據(jù)量與帶寬而產(chǎn)生的新形態(tài)存儲系統(tǒng)，因此云存儲在設計時通常會考慮以下三點

1. 容量、帶寬的擴容是否簡便

擴容是不能停機，會自動將新的存儲節(jié)點容量納入原來的存儲池，不需要做繁復的設定

2. 帶寬是否線形增長

使用云存儲的客戶，很多是考慮未來帶寬的增長，因此云存儲產(chǎn)品設計的好壞會產(chǎn)生很大的差異，有些十幾個節(jié)點便達到飽和，這樣對未來帶寬的擴容就有不利的影響，這一點要事先弄清楚，否則等到發(fā)現(xiàn)不符合需求時，已經(jīng)買了幾百TB，后悔就來不及了

3. 管理是否容易

不說 google 有五萬臺存儲服務器，即使國內(nèi)也有很多客戶有超過500臺存儲的，若不使用云存儲來統(tǒng)一管理，管理500臺存儲是一個巨大的工作，一不小心就可能導致某些應用的崩潰，因此云存儲的應用是一個必然的趨勢，當用戶把應用遷移到云存儲，他管理的就是一臺存儲，而不是 500臺甚至五萬臺存儲。管理一臺存儲不容易出錯，分別管理五萬臺要不出錯就很難了

上面我介紹的是一個純軟件的云存儲解決方案，有的產(chǎn)品是硬件的解決方案，他們把橘色的存儲節(jié)點和藍色的控制節(jié)點，放在一臺設備上，這樣做的缺點是成本比較高，客戶也不能夠按照自己的需求，任意選擇適合自己規(guī)格的硬件，例如讀寫性能、網(wǎng)卡、硬盤容量等等，因此我個人觀點覺得軟件的解決方案會成為最后的贏家，因為以云存儲使用者的角度來看，他們對成本的要求很高、也不希望放棄他們原有的硬件投入，這些都是硬件的解決方案無法滿足的。