Espan分布式存储系统介绍
es的存储原理
es的存储原理ES（Elasticsearch）是一个开源的分布式搜索和分析引擎，它基于Lucene库构建而成。
ES提供了一个分布式的存储原理，该原理具有高可用性、高性能和水平扩展性。
下面我们将一步一步详细回答关于ES的存储原理的问题。
1. 数据分片在ES中，索引被分成多个分片（shard）。
每个分片是一个拥有独立索引结构和存储引擎的Lucene索引。
分片提供了数据的水平划分，使得数据可以在集群中分布式存储和处理。
分片的数量可以在创建索引时进行配置，通常建议设置为合理的数量，以便维持良好的性能和可扩展性。
2. 主分片和副本分片每个索引分片都有一个主分片（primary shard），主分片是数据的原始拷贝，负责处理所有的读写操作。
为了提供高可用性和数据冗余，可以为每个主分片创建多个副本分片（replica shard）。
副本分片是主分片的完全拷贝，它们位于不同的节点上，可以提供故障转移和负载均衡。
副本分片不参与写操作，但可以参与读操作，从而提高并发处理能力。
3. 分片路由在ES中，每个文档都有一个唯一的标识符（_id），根据该标识符进行分片路由。
ES使用哈希算法将标识符映射到某个分片，确保同一标识符的文档被映射到同一分片上。
这样，当读取或写入文档时，ES可以快速定位到对应分片，实现高效的数据存储和访问。
4. 分布式写入当有新的文档被写入ES时，写入请求首先发送给主分片。
主分片负责更新本地索引数据，并将写入操作广播给所有副本分片。
一旦所有副本分片成功接收写入操作，主分片就会向客户端返回确认响应。
这种分布式写入机制保证了数据的可靠性和一致性。
5. 分布式搜索当进行搜索请求时，ES会将请求发送给所有分片，并行地进行搜索操作。
每个分片都独立地搜索本地索引数据，并返回匹配的结果。
这些分片的搜索结果会在协调节点（coordinating node）上进行合并，最终返回给客户端。
6. 数据恢复与重新平衡在集群中，当某个节点发生故障或新节点加入时，ES会自动进行数据的恢复和重新平衡。
云计算——分布式存储
THANKS
感谢观看
云计算——分布式存储
汇报人： 2023-12-14
目录
• 分布式存储概述 • 分布式存储技术原理 • 分布式存储系统架构 • 分布式存储应用场景 • 分布式存储性能优化策略 • 分布式存储安全问题及解决方案
01
分布式存储概述
定义与特点
定义
分布式存储是一种数据存储技术，它通过将数据分散到多个独立的节点上，以 实现数据的分布式存储和访问。
云计算平台建设
01
02
03
云存储服务
分布式存储作为云计算平 台的核心组件，提供高效 、可扩展的存储服务。
云服务集成
与其他云服务（如计算、 网络、安全等）紧密集成 ，形成完整的云计算解决 方案。
自动化运维与管理
通过自动化工具实现分布 式存储系统的运维和管理 ，提高效率。
物联网数据存储与处理
实时数据采集
现状
目前，分布式存储技术已经成为了云计算领域的重要组成部 分，各大云服务提供商都提供了基于分布式存储的云存储服 务。同时，随着技术的不断发展，分布式存储的性能和稳定 性也在不断提高。
优势与挑战
优势
分布式存储具有高性能、高可用性、安全性、容错性和可维护性等优势，它可以 提供更加高效、灵活和可靠的数据存储服务，同时还可以提供更加灵活的扩展能 力，以满足不断增长的数据存储需求。
支持物联网设备实时采集 数据，并存储在分布式存 储系统中。
数据处理与分析
对物联网数据进行处理和 分析，提取有价值的信息 。
智能决策与控制
基于物联网数据分析结果 ，实现智能决策和控制， 提高生产效率。
05
分布式存储性能优化策略
数据压缩与解压缩技术
分布式存储系统的简介(二)
分布式存储系统的简介随着信息量的快速增长和存储需求的不断膨胀，传统的集中式存储系统逐渐暴露出效率低下、容量限制和单点故障等问题。
为了解决这些问题，分布式存储系统应运而生。
分布式存储系统是一种利用网络将数据分散存储在多个节点上的存储架构，它具有高容量、高可靠性、高扩展性等特点，逐渐成为大规模数据存储和处理的首选方案。
一、分布式存储系统的基本概念分布式存储系统是由多个存储节点组成的网络存储系统。
每个节点都能够独立存储和访问数据，节点之间通过网络连接以实现数据的分散和共享。
与传统的集中式存储系统相比，分布式存储系统具有更高的性能和可靠性。
在分布式存储系统中，数据被划分成许多小的块或对象，并分散存储在不同的节点上，节点之间通过副本机制实现数据的冗余备份，提高系统的容错能力。
二、分布式存储系统的关键技术1. 数据划分与分发：在分布式存储系统中，数据通常被划分成小的块或对象，然后通过分发算法将这些数据块分散存储在不同的节点上。
数据的划分和分发算法设计的好坏直接关系到系统的性能和负载均衡。
2. 数据冗余与容错：为了提高系统的可靠性和容错能力，分布式存储系统通常采用数据冗余备份策略。
数据的冗余备份可以通过副本机制实现，即将数据的多个副本存储在不同的节点上，一旦某个节点发生故障，系统可以从其他节点中恢复数据。
3. 数据一致性与协调：由于分布式存储系统中数据分散在多个节点上，因此在对数据进行修改时需要确保数据的一致性。
分布式存储系统通常采用一致性协议来协调不同节点上的数据操作，常见的一致性协议有Paxos和Raft等。
4. 资源调度与负载均衡：分布式存储系统通常由大量的存储节点组成，节点之间的负载分布不均可能导致系统性能下降。
因此，系统需要具备资源调度和负载均衡的能力，以实现数据的高效访问和处理。
三、分布式存储系统的应用场景1. 云存储：分布式存储系统是构建云存储基础设施的核心技术之一。
云存储提供了灵活的存储资源和高可用性的服务，可以满足企业和个人日益增长的数据存储需求。
云存储原理：分布式、可扩展的数据存储
云存储原理：分布式、可扩展的数据存储云存储是一种基于云计算架构的数据存储服务，它提供了分布式、可扩展、高可用、灵活的存储解决方案。
以下是云存储的基本原理：分布式存储：云存储系统采用分布式存储架构，将数据分散存储在多个物理或虚拟节点上。
这样的设计有助于提高系统的可靠性和可用性，因为即使某个节点发生故障，其他节点仍然可以提供服务。
可扩展性：云存储系统具有良好的可扩展性，可以根据需求动态地扩展存储容量和吞吐量。
新的存储节点可以被轻松地添加到系统中，以适应数据量的增长。
数据冗余与备份：为了提高数据的可靠性，云存储系统通常采用数据冗余和备份策略。
数据可能会在不同的地理位置进行备份，以防止因自然灾害、硬件故障等原因导致的数据丢失。
对象存储：云存储通常采用对象存储模型，将数据以对象的形式存储。
每个对象包含数据、元数据（描述数据的信息）以及唯一的标识符。
对象存储适用于大规模数据和非结构化数据。
访问控制和安全性：云存储系统提供细粒度的访问控制，以确保只有授权用户能够访问其存储的数据。
此外，数据在传输和存储过程中通常会采用加密等手段确保安全性。
云服务接口：云存储通过云服务接口（如Amazon S3、Microsoft Azure Blob Storage）向用户提供访问和管理数据的能力。
这些接口通常支持标准的HTTP协议，使得开发者可以使用常见的工具和库进行数据的上传、下载和管理。
弹性计算：云存储与云计算服务相结合，使得用户可以在需要时将存储和计算资源进行动态调整，从而更灵活地满足业务需求。
服务级别协议（SLA）：云存储提供商通常会制定服务级别协议，明确了服务的性能、可用性、故障处理等方面的承诺。
这有助于用户了解服务的质量和性能。
总体而言，云存储的原理基于分布式系统、可扩展性、数据冗余与备份等核心概念，以提供高效、可靠、安全的数据存储服务。
分布式存储系统的简介(十)
分布式存储系统的简介随着互联网时代的到来，数据的存储和处理需求不断增加，传统的集中式存储系统逐渐暴露出诸多限制和瓶颈。
为了应对这个挑战，分布式存储系统应运而生。
分布式存储系统以其高可靠性、高可扩展性和高性能等特点，在当今大数据时代得到了广泛的应用。
概述分布式存储系统是一种能够将数据分散存储在多个节点上的系统。
与传统的集中式存储系统相比，分布式存储系统不仅具备更高的可靠性，还能够有效地扩展存储容量和处理能力。
它的核心思想是将数据进行切分，并分布在多个节点上，每个节点都负责存储一部分数据，这样既提高了数据的冗余度，也提高了读写的并行度。
分布式存储系统的关键技术1. 数据切分和分布数据的切分和分布是分布式存储系统的核心技术。
数据切分是将大量数据分拆成多个较小的数据块，然后将这些数据块分布到不同的节点上存储。
通常，采用哈希算法或者一致性哈希算法来确定数据块的存储位置。
这样可以保证数据在不同节点上均匀分布，提高系统的负载均衡性。
2. 数据冗余和容错由于分布式存储系统中的节点数量众多，节点故障是难以避免的。
为了保证数据的可靠性，分布式存储系统通常采用数据冗余和容错技术。
数据冗余是将同一份数据复制到多个节点上存储，使系统能够容忍某些节点的故障，依然可以提供服务。
常用的数据冗余策略包括副本存储和纠删码实现。
副本存储是将数据在多个节点上进行备份存储，而纠删码是通过特定的编码算法，将数据切分成多个数据块，并进行冗余存储。
这些冗余数据可以用来进行数据的恢复和修复。
3. 数据一致性分布式存储系统需要保证数据的一致性，即无论在何时何地访问数据，都能得到相同的结果。
为了实现数据的一致性，分布式存储系统通常采用副本一致性协议。
该协议规定了数据的读写操作在多个节点之间的协调方式，以保证数据的一致性。
常用的副本一致性协议包括Quorum、Paxos和Raft等。
4. 网络通信与传输分布式存储系统中的各个节点通过网络进行通信和数据传输。
分布式存储系统的简介(三)
分布式存储系统的简介一、什么是分布式存储系统现在的数字化时代，数据量呈指数级增长，传统的存储系统已经无法满足需求。
为了解决这个问题，分布式存储系统应运而生。
分布式存储系统是指将大量的数据分布式地存储在多个节点上的一种存储架构。
这些节点可以是位于同一地区的物理服务器，也可以是遍布全球的云服务器。
通过充分利用分布式存储系统的并行处理能力，可以实现高性能、高可靠性、高扩展性的数据存储和访问。
二、分布式存储系统的原理1. 数据分割与冗余备份分布式存储系统将大量的数据划分成小块，并将这些小块分散地存储在不同的节点上。
同时，为了提高数据的可靠性，冗余备份机制也被应用。
即使某个节点发生故障，系统依然可以通过备份节点恢复数据。
2. 数据一致性与数据完整性分布式存储系统在数据一致性与数据完整性方面是非常重要的。
由于节点之间的通信存在延迟和不确定性，数据一致性成为一项考验。
为了保证数据的一致性，分布式存储系统采用了一些算法，如Paxos算法和Raft算法。
同时，数据完整性也需要通过校验和等机制来保证。
3. 负载均衡分布式存储系统需要解决负载均衡的问题。
当存储系统中的大量数据被访问时，为了提高系统的性能，需要通过将存储块分布到不同的节点上来实现负载均衡。
这种策略可以使系统充分利用每个节点的存储和计算能力，提高整个系统的吞吐量。
三、分布式存储系统的应用1. 云存储云存储是分布式存储系统的一种重要应用。
通过将数据存储在遍布全球的云服务器上，用户可以随时随地访问自己的数据。
无论是个人用户还是企业用户，都可以通过云存储轻松地备份、存储和共享大量的数据。
2. 大数据分析随着大数据时代的到来，分布式存储系统在大数据分析中扮演着重要角色。
大数据分析需要处理海量的数据，分布式存储系统能够提供高性能、高可靠性的数据存储和访问。
通过将数据存储在分布式存储系统中，可以并行处理和分析数据，大大提高了数据分析的效率。
3. 视频监控随着智能化的发展，视频监控系统越来越普及。
分布式存储系统的简介
分布式存储系统的简介随着信息化时代的迅猛发展，大数据的崛起以及云计算的普及，数据存储的需求日益增长。
为了应对这一挑战，分布式存储系统应运而生。
本文将介绍分布式存储系统的概念、特点以及应用领域，并探讨其对现代社会的影响。
一、概念和特点分布式存储系统是一种由多个节点组成的网络存储架构，将数据分散存储在不同的节点上，从而实现数据的高可靠性、高性能和可扩展性。
与传统的集中式存储系统相比，分布式存储系统具有以下几个特点。
首先，分布式存储系统采用数据冗余技术，将数据分布在不同的节点上。
这种冗余设计使得即使某个节点发生故障，数据仍然可以恢复，保证了数据的可靠性。
其次，分布式存储系统具有高性能的特点。
由于数据分散存储在多个节点上，系统可以同时处理多个读写请求，提高了数据访问的速度和并发性。
此外，分布式存储系统还可以根据数据的使用情况进行动态调整，实现资源的动态分配和负载均衡。
这使得系统更加适应数据存储需求的变化，提高了系统的可扩展性。
二、应用领域分布式存储系统在各个行业都有广泛的应用。
例如，在大规模科学计算中，分布式存储系统可以提供高速数据访问和并行处理的能力，从而加快科学研究的进展。
在互联网应用中，分布式存储系统为大型网站和电商平台提供了高可靠性和高性能的数据存储解决方案。
通过将数据和计算资源分布在多个节点上，分布式存储系统可以实现海量数据的存储和快速检索。
另外，分布式存储系统还在金融领域得到了广泛的应用。
银行和证券公司等金融机构需要存储和处理大量的交易数据，分布式存储系统可以为其提供高并发、高可扩展的数据存储解决方案，提高数据处理的效率。
三、对现代社会的影响随着信息化的加速发展，分布式存储系统对现代社会产生了深远影响。
首先，它提供了有效的数据存储和管理手段，为大数据时代的到来提供了支持。
通过分布式存储系统，企业和机构可以更好地管理和分析海量数据，挖掘数据中蕴藏的商业价值。
其次，分布式存储系统促进了数据的共享和交换。
分布式存储系统的简介(五)
分布式存储系统的简介随着云计算和大数据时代的到来，分布式存储系统成为了当今IT领域中备受关注的热门话题。
分布式存储系统以其高可靠性、高性能和可扩展性等优势，已经成为构建现代云计算和大数据平台的核心技术。
本文旨在介绍分布式存储系统的基本概念、组成部分和应用领域。
一、概述分布式存储系统是由多台计算机组成的存储集群，以分布式的方式管理和存储海量数据。
与传统的集中式存储系统相比，分布式存储系统将数据分散存储在不同的计算机节点上，通过数据分片和复制技术，实现数据的可靠性和可扩展性。
分布式存储系统具有去中心化、容错性、高可用性等特点，能够应对高并发、大规模数据的存储和处理需求。
二、组成部分1. 存储节点：存储节点是分布式存储系统的核心组成部分，负责存储和管理数据。
每个存储节点通常由一台计算机或一组计算机组成，它们之间通过高速网络进行通信。
每个存储节点都具备独立的计算和存储能力，可以执行各种数据操作，包括读取、写入、删除等。
2. 元数据服务：元数据是指描述和管理存储系统中数据的信息，包括文件名、大小、创建时间、访问权限等。
元数据服务负责管理和维护元数据，提供数据定位和访问的功能。
常见的元数据服务包括分布式文件系统和分布式数据库等。
3. 数据复制与分片：为了提高数据的可靠性和可扩展性，分布式存储系统采用数据复制和分片技术。
数据复制将数据副本保存在不同的存储节点上，实现数据冗余和容错。
数据分片将数据分割成多个小块，分别存储在不同的存储节点上，提高数据的读写并行度和系统的可扩展性。
4. 数据一致性与容错机制：分布式存储系统中的数据一致性和容错机制非常重要。
数据一致性保证了分布式系统中数据的正确性和可靠性，通常采用副本一致性协议和分布式事务协议等技术。
容错机制可以在节点故障或网络异常时保证系统的正常运行，通常采用数据冗余和故障恢复等方法。
三、应用领域1. 云存储：云存储是分布式存储系统的主要应用之一。
通过将数据存储在云端的分布式存储系统中，用户可以实现数据的跨设备、跨地域的共享和访问。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
9
目录
Espan分布式存储是什么 体系架构原理 Espan特性和优势 应用场景及案例
10
对象存储模型
– 分布式对象存储机制是将用户数据在底层分割成一组小的对象，并按照一 定的算法将这组对象均匀一致地分布于整个集群的各个设备节点上。 – 用户使用时，由存储系统将这些小对象拼接成完整的用户数据，提供给用 户使用。
11
对象存储工作原理
API
API
API
Storage Pool
存储系统架构
存储系统部署架构
对称架构与非对称架构比较
对称架构（Espan） 结构特点 性能 无需专门的元数据服务器 （MDS） 只有数据节点影响系统性能； 非对称架构 元数据服务器是必需（Mandatory） 元数据服务器是性能瓶颈。 将元数据都保存在内存中；为了解决可靠 性问题，在文件系统上创建检查点（元数 据快照） 数据节点也会影响性能。 整个系统依赖于元数据服务器，元数据服 务器故障，将导致整个系统无法正常运行。 采用复杂的分布算法 受元数据服务器性能的限制
MDS管理链路
8
对称式分布式存储架构
通过FC、iSCSI协议来传输数据块
OS Application OS Application OS Application
通过CIFS、NFS等协议传输文件
OS Application
通过对象存储协议来传输文件
通过CIFS、NFS等协议传输文件
管理链路、分布式存储链路
整套系统无单点故障！
灵活策略
Application A Application B Server
灵活的策略
工作载荷QoS管理 动态在线去重、压缩和自动精简配置 负载均衡机制 数据安全隔离机制 基于卷的高效快照系统
带宽/IOPS QoS控制
灵活策略
自动精简配置 Thin-provision；
业界领先的Scale-out分布式存储系统！
海量存储空间
服务器/工作站
服务器/工作站
FC/IP网络
… 高速网络 VS …
传统 磁盘阵列 不同型号有 不同容量限制
…
存储节点集群
卓越性能
服务器/工作站
…
高速网络 …
Scale-out横向扩展架构；无性 能瓶颈问题； 整体性能随着存储节点增加线 性增长； 高速网络聚合带宽，支持大规 模业务访问
典型分布式存储架构
OS
OS Application
Client
终端用户
OS
Application
OS Application
Client
Client
服务器
Application
Client
MDS查询链路 通过私有存储协议来传输文件
MDS
Metaserver 元数据服务器
OSD
Object Stroage Devices 对象存储器
Espan分布式存储系统介绍
目录
Espan分布式存储是什么 体系架构原理 Espan特性和优势 应用场景及案例
2
传统存储架构
3
Espan是什么？
1、Espan分布式存储系统是采用Scale-out（横向扩展）架构实现的高性能、 高可用的分布式存储系统； 2、适用于大数据量和高IO访问的应用领域；
400TB 100TB 100TB
灵活的策略
工作载荷QoS管理 动态在线去重、压缩和自动精简配置 负载均衡机制 数据安全隔离机制 基于卷的高效快照系统
实际空间 在线重复数据删除deduplication、压缩；
用户界面
应用A
A
B
C
M
N
A
应用B A
B
B
C
C X Y
灵活策略
Espan 192.168.0.200 192.168.0.202
…
存储节点集群
丰富接口
Espan 分布式存储系统是构建 于分布式对象存储基础上的多存 储接口的统一存储资源管理平台
高可靠性
存储节点内部RAID，防止硬盘 故障； 存储网关虚拟IP漂移、多路径 IO访问，确保存储服务一直可达； 故障节点自动切换； 数据副本自动恢复和再平衡； 不同安全级别配置不同副本策 略； 支持冗余网络，确保集群的高 可用； 异地灾备，更安全的数据保障
192.168.0.201
灵活的策略
工作载荷QoS管理 动态在线去重、压缩和自动精简配置 负载均衡机制 数据安全隔离机制 基于卷的高效快照系统
192.168.0.200
192.168.0.201
192.168.0.202
灵活策略
灵活的策略
工作载荷QoS管理 动态在线去重、压缩和自动精简配置 负载均衡机制 数据安全隔离机制 基于卷的高效快照系统
高可用
数据节点相对独立，一个节点 故障，不影响其他节点的运行 高效的一致性随机算法 无限制
数据分布算法 可扩展性
目录
Espan分布式存储是什么 体系架构原理 Espan特性和优势 适用场景及案例
16
Espan分布式存储
海量空间：最大100PB以上存储空间 卓越性能：单节点带宽 > 850MB/s，随机IOPS > 20000 弹性扩展：IO性能和存储容量线性扩展 丰富接口：可同时支持NAS/SAN/S3/Swift 接口访问 高可靠性：节点RAID、多副本、纠删码、高效快照、异 地灾备 灵活策略：在线压缩、去重；QoS管理；自动精简配置 简便管理：统一视图，统一管理
灵活策略
虚拟存储器
高性能IO应用
DB 虚拟机 归档
虚拟化应用
备份和归档
灵活策略
X Y 前端应用
灵活的策略
A B C D E Snapshot缓存 Snapshot 工作载荷QoS管理 动态在线去重、压缩和自动精简配置 负载均衡机制 数据安全隔离机制 基于卷的高效快照系统
何谓“横向扩展”？
服务器/工作站
服务器/工作站
FC/IP网络 控制器数量无法扩展 FC/IP网络 性能有瓶颈
扩展柜数量有限 容量有瓶颈
2个控制器，8GB缓存； 1个扩展柜，15块硬盘；
传统 磁盘阵列
2个控制器，16GB缓存； 多个扩展柜，15*N块硬盘；
何谓“横向扩展”？
服务器/工作站 服务器/工作站
PB级容量扩展 网络带宽线性增长 每个节点均有同等处理能力， 性能线性增长
…
高速网络 高速网络 …
…
Espan存储节点集群
Espan存储节点集群
绿皮火车： 传统存储 绿皮火车： 只有火车头有动力 只有火车头有动力
Espan 分布式存储 高铁动车： 每节车厢都有动力 高铁动车： 每节车厢都有动力