DTCC2014：华为分布式存储技术与应用实践_IT168文库
DTCC2014：O2O数据仓库实践-美团网徐章_IT168文库
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• 经验总结
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业务需求庞大大,
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云计算中的分布式储存技术与应用
云计算中的分布式储存技术与应用随着互联网的快速发展，我们生活中面对的数据量越来越大。
这让存储成为了互联网发展的一个重要问题。
分布式储存技术，尤其是云计算的分布式储存技术因此得到了越来越广泛的应用和关注。
本文将从分布式储存的概念、云计算中的分布式储存技术的发展、优势、应用及其实现原理等方面讨论云计算中的分布式储存技术以及它在互联网信息化时代中的重要作用。
一、分布式储存的概念分布式储存，顾名思义，是指把数据分散存放在多个不同的物理节点上。
每个节点都可以独立运行并保有一部分数据。
由于数据分成多个部分存储在不同的地方，所以该系统对于单点故障和数据损失具有很好的容错性。
二、云计算中的分布式储存技术的发展随着云计算的发展，传统的单节点储存方式已不能满足现代互联网应用的需求。
分布式储存技术因此得到了广泛的应用。
目前，市场上主流的云计算服务提供商都提供了分布式储存服务。
例如，著名的S3服务就是亚马逊AWS提供的分布式储存服务，而Google Cloud的分布式储存服务则名为Google Cloud Storage。
三、云计算中的分布式储存技术的优势1.高可用性：分布式储存技术通过将数据分布在多个节点上，实现了数据的冗余备份，保证系统在物理节点故障时不会因此影响到系统的正常使用。
2.高扩展性：采用分布式储存技术的系统可以通过增加节点来扩展存储容量，这种方式相对来说更为经济实惠。
3.高性能：由于数据分散在多个节点上，分配给不同的处理单元进行处理，因此在某些情况下分布式储存技术可以比传统存储技术更具优势。
4.数据安全：分布式储存技术让数据存在于不同的地点，因此对于数据的安全性以及对攻击和用户误操作等情况的容错性有一定的保障作用。
同时，在分布式储存系统中，数据使用加密技术加密存储，可以有效地防止数据的泄露。
四、云计算中的分布式储存技术的应用云计算中的分布式储存技术广泛应用于各种应用场景，如存储、备份、互联网数据中心（IDC）、企业级云解决方案、在线视频等。
分布式存储技术及其应用
分布式存储技术及其应用一、引言分布式存储技术在当今互联网时代得到了广泛的应用，最初应用于大型网站、互联网公司及数据中心等领域。
它是一种新型的存储技术，相比于传统的集中式存储技术有着很大的优势。
本文将分别从分布式存储技术的概念，技术特点，分类以及应用领域等方面进行深入浅出的介绍。
二、分布式存储技术的概念分布式存储技术是将数据分散存储在多个节点上的一种技术。
与传统的集中式存储技术相比，它的优势在于可以实现数据的高可用性、高可靠性以及横向扩展等功能。
当其中某个节点崩溃后，系统仍然可以继续运行，这种弹性不仅可以提高数据存储的可靠性，还能够大大提高系统的性能与可扩展性。
三、分布式存储技术的技术特点1. 高可用性：分布式存储技术可以实现数据的镜像备份，即将数据同时存储在多个节点上，一旦其中某一个节点发生故障，系统也可以从其他节点上恢复数据存储。
2. 高可靠性：分布式存储技术可以利用多个节点进行数据的存储和备份，从而实现数据的冗余存储，一旦其中某一个节点出现故障，系统可以从其他节点上恢复数据，从而保证数据的完整性和安全性。
3. 弹性扩展：随着数据量的不断增加，分布式存储技术可以根据实际情况增加节点数，实现数据的“横向扩展”，从而提高系统的可扩展性。
4. 高数据处理能力：分布式存储技术可以将数据分散存储在多个节点上，每个节点都具有数据处理的能力，可以通过负载均衡技术，将数据均匀分配到各个节点上并行处理，从而提高系统的处理能力。
四、分布式存储技术的分类1. 文件系统：Infiniband、Interconnect、GPFS等，具有高效率、可扩展性强等优点。
2. 分布式对象存储：Ceph、Swift、HDFS等，多用于云存储和大规模数据中心。
3. 分布式块存储：Gluster、DRBD等，常见于虚拟化环境中。
五、分布式存储技术的应用领域1. 互联网公司：分布式存储技术可以为互联网公司提供海量的数据存储，快速响应和高可靠性的服务支持；2. 科研领域：分布式存储技术可以为科研领域提供高效的分布式计算服务，支持海量数据分析和处理；3. 视频监控领域：分布式存储技术可以为视频监控领域提供高可靠性的数据存储和备份支持，以及快速的数据检索和回放服务。
分布式存储技术及应用介绍
分布式存储技术及应用介绍分布式存储技术是指将数据分散存储在多个节点（服务器）上的一种存储方式。
它能够提供高可靠性、高扩展性和高并发性，因此在大规模数据存储和多用户访问的场景下被广泛应用。
下面将介绍几种常见的分布式存储技术及其应用。
1.分布式文件系统分布式文件系统是一种能够在多台独立的计算机上存储和访问文件的系统。
它将文件分割成多个块，并将这些块分散存储在多个节点上。
用户可以通过统一的文件路径来访问分布式文件系统中的文件，而不需要关心文件所存储的具体位置。
分布式文件系统常用的开源实现包括HDFS （Hadoop Distributed File System）和Ceph。
应用：分布式文件系统广泛应用于大数据领域，可以用于存储海量的数据文件，同时支持高并发访问。
例如，HDFS被广泛应用于Hadoop生态系统中，用于存储和处理大规模的数据集。
2.分布式对象存储分布式对象存储是一种将对象以键值对的形式存储在多个节点上的存储方式。
每个对象都有一个唯一的标识符，并且可以通过该标识符进行读写操作。
分布式对象存储系统通常提供高可靠性和高可用性，可以通过数据冗余和自动容错机制来保证数据的安全性和可靠性。
常见的分布式对象存储系统有OpenStack Swift和Amazon S3应用：分布式对象存储常用于存储海量的非结构化数据，例如图片、视频、日志等。
它可以提供高并发的访问能力，并且支持自动扩展存储容量。
例如，Amazon S3被广泛应用于云存储服务中，提供了安全、可靠的存储和访问服务。
3.分布式块存储分布式块存储是一种将数据以块的形式存储在多个节点上的存储方式。
每个块都有一个唯一的标识符，并且可以通过该标识符进行读写操作。
分布式块存储系统通常提供高性能和高容量的存储能力，可以通过数据冗余和数据分片技术来提高数据的可靠性和可用性。
常见的分布式块存储系统有Ceph和GlusterFS。
应用：分布式块存储常用于虚拟化环境中，提供虚拟机镜像的存储和访问。
分布式存储技术的原理和应用
分布式存储技术的原理和应用随着互联网的多元化和数据的快速增长，传统的集中式存储模式已经无法满足当今社会的需求，这时分布式存储技术便应运而生。
本文将详细介绍分布式存储技术的原理和应用。
一、分布式存储技术的原理1. 分布式存储的概念分布式存储是指将数据存储在多个节点上，通过网络协议进行数据同步和共享，实现数据的高效存储和访问。
与传统的集中式存储不同，分布式存储不依赖于中心节点进行数据传输和存储，各个节点之间通过协作完成数据的存储和处理。
2. 分布式存储的特点（1）可扩展性：由于分布式存储可以通过增加节点的方式进行扩展，因此可以轻松地扩展存储空间和信息处理能力。
（2）高可用性：分布式存储在多个节点上存储数据，避免了单点故障，提高了数据的可用性和可靠性。
（3）高性能：由于分布式存储采用了并行处理的方式，可以充分利用多个节点的处理能力，提高数据处理效率。
（4）低成本：相比传统的集中式存储，分布式存储可以通过普通的硬件和简单的网络设备实现，降低了存储和网络设备的成本。
3. 分布式存储的实现原理分布式存储的实现原理主要包括数据分片、副本机制、数据恢复和负载均衡等方面。
（1）数据分片：将数据分割成多个块，并将其存储在不同的节点上，以充分利用存储节点的空间和处理能力。
（2）副本机制：为保证数据的可靠性和高可用性，分布式存储通常会采用多个副本的方式进行数据保存，防止单点故障。
（3）数据恢复：在分布式存储的过程中，节点失效或者数据损坏都可能会导致数据的丢失，分布式存储通过数据恢复机制保证数据的安全性。
（4）负载均衡：为了避免节点的过载，分布式存储通过负载均衡的方式将数据均匀分配到各个节点上进行处理，提高整个系统的性能和可用性。
二、分布式存储技术的应用分布式存储技术应用广泛，既可以用于大型的互联网公司，也可以用于智能家居、智慧城市等领域。
1. 互联网应用（1）云存储：云存储是指将数据保存在多个分布式存储节点上，以保证数据的可靠性和高可用性。
华为FusionStorage技术建议书分布式存储
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分布式存储方案
分布式存储方案在当今信息时代，大量的数据产生和存储已经成为了一种趋势。
然而，传统的中心化数据存储方案面临着容量不足、性能瓶颈和安全性问题等挑战。
为了解决这些问题，分布式存储方案应运而生。
分布式存储方案是一种将数据存储在多个节点上的技术，可以提供更高的容量、更好的性能和更强的安全性。
首先，分布式存储方案将数据切分成小块，并将这些小块分布存储于不同的物理节点上。
这样一来，每个节点只需要负责存储一部分数据，从而有效地提高了存储容量。
同时，由于数据可以并行访问，分布式存储方案还能够提供更快的读写速度和更好的性能。
其次，分布式存储方案通过冗余备份和智能数据分散存放策略，提供了更强的数据安全性。
传统的中心化存储方案如果发生硬件故障或数据损坏，那么整个系统都会崩溃，导致数据丢失。
而分布式存储方案则在多个节点上备份了数据的多个副本，一旦某个节点发生故障，系统可以自动切换到其它的节点上，保证数据的可靠性和持续性。
另外，分布式存储方案还能够提供更灵活的扩展性和更低的成本。
由于数据可以分布存储在多个节点上，因此，当需要增加存储容量时，只需要增加更多的节点即可，而不需要对整个系统进行改造。
而传统的中心化存储方案则需要增加更大容量的硬盘或服务器，成本和维护都更高。
因此，分布式存储方案在存储大规模数据、处理高并发请求和降低成本方面有着明显的优势。
在现实生活中，分布式存储方案已经得到广泛的应用。
云存储服务商如亚马逊 S3、谷歌云存储和腾讯云对象存储服务等，都采用了分布式存储技术，为用户提供了可靠、高性能的数据存储服务。
此外，在大数据领域，分布式文件系统如Hadoop的HDFS和分布式数据库系统如Cassandra，也都是基于分布式存储方案开发的。
然而，分布式存储方案也存在一些挑战和问题。
首先，节点之间的数据一致性是一个难题。
由于数据存储在多个节点上，节点之间的数据同步和一致性是一个复杂的问题。
其次，节点故障和网络故障可能会影响系统的可用性和数据的完整性。
分布式存储技术及应用介绍
分布式存储技术及应用介绍分布式存储技术是一种将数据分散存储在多个独立节点上的技术，这些节点可以位于不同的地理位置，并且可以通过网络连接进行通信和协调。
相比传统的集中式存储系统，分布式存储系统具有更高的可靠性、可扩展性和性能。
常见的分布式存储技术包括分布式文件系统、分布式数据库和分布式对象存储等。
分布式文件系统是一种将文件分割成多个块，并按照一定的分布策略存储在不同的节点上的系统。
每个块都有唯一的标识符，并通过元数据存储在各个节点上。
常见的分布式文件系统包括Hadoop的HDFS、Google的GFS和Azure的Blob存储等。
分布式文件系统通过数据的冗余存储和副本机制实现高可靠性，同时通过数据块的分散存储和并行读写来提高性能。
分布式数据库是一种将数据分散存储在多个节点上，并通过协调和同步机制来保证数据的一致性和可用性的数据库系统。
与传统的集中式数据库不同，分布式数据库可以通过将数据分割成多个片段，并存储在不同节点上来降低单点故障的风险，并实现分布式计算和查询的能力。
常见的分布式数据库包括MySQL Cluster、Apache Cassandra和MongoDB等。
分布式数据库通过数据的分片和复制来提高可扩展性和可靠性，并通过数据的分布和复制来提高查询的性能。
分布式对象存储是一种将数据存储在多个对象上，并通过统一的命名空间和数据访问接口来管理和访问这些对象的系统。
与传统的块存储和文件存储不同，对象存储将数据和元数据组织成对象，并通过对象存储系统的接口来进行数据的读写和管理。
常见的分布式对象存储系统包括OpenStack Swift、Amazon S3和Ceph等。
分布式对象存储系统通过数据的冗余和故障恢复机制来提高可靠性，并通过数据的分片和并行访问来提高性能。
分布式存储技术在云计算、大数据和物联网等领域具有广泛的应用。
在云计算中，分布式存储系统可以为云服务提供高可靠性、可扩展性和性能；在大数据中，分布式存储系统可以为分析和处理海量数据提供高效的存储和访问能力；在物联网中，分布式存储系统可以为海量传感器数据的采集和处理提供支持。
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• 水平扩展、超大容量：分布式系统，无管理机头瓶颈，
容量几乎不受限制 • 高IOPS：应用大容量分布式Cache技术，提升IOPS • 低时延： 应用程序通过 Cache/SSD 直达存储，时延
FusionStorage分布式一体化存储
Cache
SSD HDD HDD Cache SSD HDD
Cache
全宽单槽位
计算节点
电源模块 风扇模块 管理模块
CH121 计算节点
CH221 IO扩展型计算节点
单刀片：未来四代CPU； 756G~1.5T内存；15块硬盘；4 PCIE标准扩展卡； 网络：GE/10GE/IB 40G/IB 56G交换；15.6Tbps无源背板； 存储： 无须外置San存储； 3~5倍 IOPS; 单机框64颗cpu
Leader
MDC MDC MDC
• 全分布式架构，水平扩展 ：无状态机头层，
每个机头可以平滑添加与减少； • 无状态分布式存储引擎： 可以水平扩展单
状态控制路径
板、磁盘
状态控制路径
• 计算、存储全融合架构，超高性能：
Cache更大，不再受到传统SAN机头限制
SCSI/iSCSI
SCSI/iSCSI
融合架构
应用整合
Application deployment template
Management Platform
Physical and virtual resource pool management
I/O acceleration (exclusive)
CPU Memory Network External storage
3
18
华为FusionCube数据仓库加速解决方案
高性能、低成本的基础设施平台，混搭架构，可灵活应对不同应用负载
大数据和MPP DB 内存数据库 传统数据仓库 数据库整合 ETL、建模、分析
FusionInsight
Oracle
SQL Server
• 海量数据非结构化
I/O acceleration (exclusive / shared)
Server
CPU
Memory
Hale Waihona Puke High-speed network
CPU Memory Storage
Network
Storage
系统性能和灵活性不断增强，OPEX不断降低
创新公司不断涌现，传统IT软硬件厂商也纷纷加入计算存储融合阵营
重建1TB数据时间 < 30分钟( 传统IPSAN 重建1TB数据需要12小时）
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高速Infiniband网络互联，计算、存储交换无瓶颈
• 56Gbps FDR InfiniBand，超高速互联
单链路速率对比
8000
6000 4000 2000 0 GE 8G FC 10GE 56G FDR GE
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高性能——DHT并行IO读写
传统SAN外置存储
Applications
App1 App2 App3
FusionStorage分布式存储
Applications
App1
App2 App3
LUN内共享IO LUN内共享IO LUN内共享IO
VS.
P2P集群级共享IO
RAID Array
大资源池集群
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CH223 IO扩展型计算节点
CH222 存储扩展型计算节点
CH240 计算节点
交换模块
CX116 GE直通模块 CX310 10GE交换模块 CX311 10GE/FCoE/FC融合交换 模块 CX911 10GE/FC多平面交换模块
CX110 GE交换模块
CX317 10GE直通模块
CX610 Infiniband QDR/ FDR融合交换模块
大容量： 最大96块盘，提升超大存储空间，避免高IO应用导致热点瓶颈 动态热备：所有硬盘都可用作资源池的热备盘 简单结构：资源池、Volume二层结构，没有LUN结构，服务器直接看到Volume
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FusionStorage 分布式软件架构
基于PAXOS机制的高 可靠、大规模存储集 群总控MDC集群
VBS
VBS
…
SCSI/iSCSI
Disk1
Disk2
VBS
IO路径
OSD
OSD
…
Diskn
• 高 吞 吐 量 ， 不 再 有 机 头 瓶 颈 ：
OSD
IB/10GE/FOCE 并 发 支 持 ， 带 宽 是 传 统
SAN的10倍以上
无状态分布式机头层，可水平扩展
分布式存储引擎，可水平扩展
11
FusionStorage 基本原理－DHT寻址与水平扩展技术
融合架构：计算网络存储融合设计，计算刀片
和存储刀片灵活配置，大内存，内置GE/10GE /IB多协议交换板
56Gbps FDR InfiniBand
FusionStorage：Scale-Out架构，计算存储
深度融合，分布式存储解决集中式机头的瓶颈
存储节点
存储节点
存储节点
存储节点
无阻塞IB交换：高速互联，降低时延，提高带
一体机解决方案
计算、网络、存 储、管理深度融 合
纯软件解决方案
与上下游产品或 者其他公司产品 配套，形成完整 的解决方案
软件架构、协议 和部件的实现
数据系统
3
华为解决之道：计算存储融合架构一体机FusionCube
FusionCube解决方案
计算节点
CPU CPU
计算节点
CPU CPU
计算节点
CPU CPU
华为分布式存储技术与应用实践
Author: 陈坚 Version: V1.0(201404)
Content
1
2
技术趋势
华为分布式存储技术原理与优势 华为分布式存储应用实践
3
1
IT 架构演进趋势
传统IT架构 虚拟化架构
I/O acceleration (exclusive) Virtualization CPU Memory
备份
存储服务层：提供各种存储高级特性，如快照、 链接克隆、精简配置、分布式cache、容灾备 份等
存储 管理
存储 服务层
存储引擎层： FusionStorage存储基本功能，包括MDC总控
存储 引擎层
MDC状态控制 DHT数据分布
强一致性复制协议
并行数据重建
集群故 障自愈
集群、DHT数据路由、分布系统、强一致性复
SSD
更低
• 数据重建快：并行重建，重建数据量小 • 管理简单：结构简单带来管理简单
FusionStorage 分布式存储系统
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FusionStorage 总体架构
存储 驱动层
SCSI驱动/iSCSI
分布式链接克隆 分布式快照 分布式精简配置 容灾 分布式Cache
存储接口层：
通过SCSI驱动接口向操作系统、数据库提供卷
Disk5
P17 P3’ P18 P12’ P19 P15’ P20 P24’
Disk6
P21
P4’
P22
P8’
P23
P16’
P24 P20’
数据分布可以跨服务器或跨机柜，不会因某个服务器、机柜故障导致数据不可访问 数据分片在资源池内打散，硬盘故障后，可在全资源池范围内自动并行重建，仅重建实际数据，无需热备盘；
Applications
• 多副本备份：根据安全级别可灵活配置1副本（相当于
RAID10）或多副本（ 3副本情况下，数据可用性达到 7个9以
App1
App2
App3
上)； • NVDIMM Cache技术：读写速度快，掉电数据不丢失；
FusionStorage分布式一体化存储
Cache
SSD HDD HDD
• 强一致性复制协议： 应用程序写入一份数据时，如果成功，
Cache
SSD HDD
Cache
SSD
后端的一份或多份副本必然一致，再次读时，无论从哪个副 本都可读到正确的数据； • 数据高可用： 可以跨服务器或跨机柜分布数据，不会因某个
服务器、或者某个机柜故障导致数据不可访问；
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高可靠——并行、快速数据重建
Content
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2
技术趋势
华为分布式存储技术原理与优势 华为分布式存储应用实践
3
6
数据仓库性能瓶颈在于IO吞吐
传统架构
Switch
可视化图表
OLAP过程
读写 瓶颈 FC Switch 写 瓶颈 内存 限制 时延 瓶颈
Avg/Sum
需要从磁盘读取大量的 临时数据， ，瓶颈在 于网络和磁盘IO
由于内存大小限制, 需要将 Group操作的临时数据写 入磁盘，瓶颈在于网络和 磁盘IO。
各节点利用率
各节点利用率
分布式存储架构（FusionStorage)及基于ETH/IB的点对点互联网络，不再有带宽瓶颈 更多硬盘在扁平P2P架构下实现为同一App实例或VM提供并发读写服务，使得突发MBPS提升3-5倍以上； 更大资源池， 负载均衡，利用率更高
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高可靠——多重数据安全保障机制
Partition：将DHT环空间划分为N等份，每一等份是一个分区 物理节点：即一个DISK， 与Partition分区对应
优点:
水平扩展速度快： 新物理节点加入时， 只需要搬移部分数据 （partition），并达到负载均衡 数据可靠性高：可灵活配置的分区分配算法，避免2个副本位于 同一个Disk、同一块板、同一个机柜