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如何實現云計算的后端塊存儲基礎架構,是全球云計算服務商的技術核心價值所在,。
以KVM為基礎的云場景下,選擇原生Ceph作為底層存儲組件,實現虛擬機塊鏡像管理、鏡像倉庫,以及數據備份。Ceph是蓬勃發展的主流開源分布式存儲平臺,廣泛為大型互聯網和高性能計算運營商所使用。Ceph基金會領導下的開源社區具備良好的技術生態,眾多硬件與操作系統平臺領導廠商的深度參與保證了Ceph組件技術的先進性和優質的廠商間互操作性。
但原生Ceph也存在若干問題,限制了它在企業的廣泛使用:
l 大量采用命令行運維,效率低下
l 與企業級硬件和應用生態整合不夠,依賴開發
l 在單點上的性能和服務質量未達到傳統存儲的高度
可見存儲對云解決方案提供商及云服務商來講都是一個不小的挑戰。業界共識,為云計算而生的軟件定義存儲解決方案不僅僅包含了存儲軟件本身,也包含了通用硬件基礎架構的最佳實踐,同時也覆蓋了自動化持續運維。
存儲云系統是一款軟件定義的分布式存儲系統,為開放的專有云而設計的后端存儲產品。
存儲云系統在社區開源分布式系統的基礎上,對性能、可靠性、穩定性進行了深度優化和重構,在管理和運維上進行了新的開發,可實現系統自動化運維,極大了降低了運維成本,為大規模公有云和企業私有云提供了可靠的存儲基礎架構支撐。
存儲云系統解決方案架構圖
用戶可以選擇KVM實現計算虛擬化層,利用OpenStack、CloudStack或ZStack實現資源編排管理層。但在存儲層面,不論是文件級的分布式存儲GlusterFS,還是社區版的Ceph都不能為用戶提供整體擁有成本可控的解決方案。
存儲云系統產品同時支持超融合(Hyper Converged)和非融合式的Server SAN部署架構。在機架空間受限、服務器規劃數量受限的環境中,如大企業分支機構的邊緣數據中心,用戶可以在節點上同時部署虛擬化,實現超融合,充分利用好計算資源;而在機架空間寬松、磁盤容量的環境,或超大規模的計算環境中,例如公有云或大型企業總部數據中心,用戶可以將存儲云系統產品與計算虛擬化節點分離部署,分別實現存儲資源池與計算資源池,能更有效的規劃容量,實現負載隔離,更好的實現靈活擴展。
存儲云系統超融合部署架構圖
存儲云系統分離部署架構圖
存儲云系統為用戶提供了擁有成本可控的整體解決方案,是一款具備互聯網化高可擴展性以及企業關鍵業務友好界面的成熟存儲軟件產品。其優勢特性主要體現在以下幾個方面:
1. 云原生,無縫對接云平臺。
l 可全協議、100%無縫替代社區版Ceph
l 基于主流的開源分布式存儲系統,在保留云原生RBD/SCSI協議的基礎上,針對協議層進行了優化重構;
l 豐富的RESTful API接口,可以和多種云平臺無縫對接。
l 支持OpenStack跨集群虛擬機和存儲在線遷移
2. IO路徑多維度優化,發揮硬件潛能,使系統性能得到持續提升。
l 針對系統IO棧進行了深度代碼優化,在應對高并發、高輸入輸出效率的需求時能夠更加流暢,延遲更低;
l 支持高性能多級Cache加速引擎,包括RAM、SSD兩級Cache;
3. 企業級存儲功能,完善的數據保護功能,滿足容災備份需求。
l 支持IO級別數據校驗,防止磁盤靜默錯誤。
l 在數據存儲過程中,由于節點故障、硬盤損壞等原因系統會自動出發數據重平衡操作。
l 即時無損ROW快照、克隆獨立卷、延展集群等高級功能,適應企業存儲管理的各種容災場景。
l 對關鍵IO路徑及管理控制模塊進行了冗余設計,管理模塊采用一主兩備的方式可實現信息實時同步,故障自動切換,保障了管理功能的高可用。
l 通過通過拓撲規劃功能對存儲集群支持多種安全級別的數據安全保護,如支持服務器級別、機架級別、數據中心級別的故障域。存儲系統可靠性及持續在線特性得到有效保證。
l 支持硬盤和網絡亞健康處理,自動識別壞盤和慢盤,并自動隔離;自動識別集群網絡故障,并告警通知,協助管理員快速定位和解決集群故障。
4. 敏捷交付,簡化運維
l 向導式安裝部署,快速擴容升級,AI輔助運維,可提供豐富的RESTful API接口,滿足客戶統一管理的需求;
l 100%可視化管理界面操作,產品管理界面簡潔明了。客戶的任何操作都可通過GUI界面完成,一鍵安裝部署,快速擴容,無需關注硬件的復雜性,提升運維效率。
l CLI、日志及分級告警功能能夠協助用戶迅速發現并定位存儲集群各類突發狀況,降低了日常運維的復雜度。
l 支持自助巡檢工具,對集群健康狀況進行智能分析,提前識別系統潛在隱患。
l 支持自定義閑時自動重平衡,對因為擴容縮容等導致不均衡的OSD自動進行重平衡,減少OSD不均衡帶來的影響
兼容的云平臺
多種原生協議對接云平臺,提供持久化塊存儲服務,同時可以利用對象存儲功能滿足多種類型數據存儲需求
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特性分類 |
特性 |
描述 |
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多 管 理 接 口 |
RESTful API |
支持RESTful接口,以利于上層應用無縫整合存儲系統。 |
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CLI命令行工具 |
支持CLI命令行工具,最大化管理效率。 |
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豐富的SDK開發包 |
支持主流語言的SDK開發包,與上層應用無縫集成。 |
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GUI管理接口 |
100%可視化GUI管理接口。 |
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虛擬化支持 |
虛擬化平臺接入 |
支持OpenStack等虛擬化平臺的接入 |
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虛擬機存儲映射管理 |
支持對已接入虛擬化平臺的虛擬機和卷映射關系導入,作為獨立資源類型用以其他功能操作對象 |
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虛擬機存儲性能監控 |
支持以虛擬化為粒度的IOPS、帶寬和延遲統計 |
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多集群支持 |
在OpenStack的場景下,可以支持多集群訪問,以獲得更大的存儲容量支持 |
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運 行 管 理 與 分 析 |
全局即刻搜索 |
支持對系統內所有資源的全部信息搜索,列表信息排序及相應字段的過濾,允許快速訪問關鍵資源。 |
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全方位性能指標監控 |
支持物理服務器CPU、內存、網絡、負載監控。 支持存儲介質讀寫IOPS、帶寬和延遲監控。 支持存儲池讀寫IOPS、帶寬和延遲監控。 支持卷讀寫IOPS、帶寬和延遲監控。 支持上述指標統計保留天數自定義設置。 |
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實時健康管理 |
支持對物理服務器、存儲介質、存儲池數據冗余狀態監控及管理。 支持鏈路健康檢測。 支持存儲介質根據S.M.A.R.T.信息預測設備壽命,提醒壞盤可能。 |
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自動重平衡 |
自定義閑時,對不均衡的OSD自動重平衡 |
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容量預警 |
根據智能算法預測未來容量使用增長,可以預測剩余容量將在幾天后被寫滿,并在容量使用天數剩余30天內給與提示和告警 |
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自助巡檢工具 |
支持自助健康巡檢,生成巡檢報告。 |
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事件中心 |
支持系統和用戶觸發產生的及關鍵事件日志,包括記錄重要的系統觸發、操作員行為觸發及系統關鍵事件等(系統觸發如服務器、硬盤離線上線、存儲池重平衡等,用戶行為觸發如創建、修改、刪除資源等),便于排錯、審計和跟蹤,方便用戶全方面掌控存儲運行情況。同時支持事件日志導出。 |
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可視化拓撲 |
支持可視化的硬盤及網絡拓撲,展示硬盤的基本信息及從屬關系,基本信息包括:硬盤名稱、狀態、容量、已使用容量、數據恢復情況、硬盤介質、IO利用率等。從屬關系包括從屬服務器視圖和從屬存儲池視圖。同時支持鼠標hover時顯示硬盤詳細信息。可視化硬件網絡拓撲,直觀展現集群網絡情況、數據中心、機架、服務器、網卡信息。同時可以可視化展現集群網絡中各個模塊的異常情況。支持不同網卡的監控信息及監控歷史。 |
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磁盤定位 |
支持通過可視化界面點燈進行硬盤定位的功能。 |
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自定義容量閾值 |
自定義集群中硬盤的容量閾值,該閾值是硬盤被安全寫滿的閾值。達到該閾值后該硬盤將不可再寫入數據,但該閾值可以根據業務需求調整。 |
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告警中心 |
支持集群內所有資源的告警,在存儲系統的各級軟硬件產生故障時,由管理控制臺向管理員提示告警,顯示告警得原因和系統狀態,有助于及時了解資源使用情況和處理突發事件。支持自定義告警通知,同時支持郵件告警。 |
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標準統計接口 |
支持Prometheus等第三方標準統計接口,與已有統計系統無縫集成。 |
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SNMP支持 |
支持SNMP V2/V3,支持TRAP,GET,SET操作 |
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塊 存 儲 |
卷和快照管理 |
支持卷管理操作,自動精簡配置,在線擴容。 支持ROW秒級快照,在連續快照/克隆負載下,性能變化幅度小于10%。 支持按定時策略創建快照,達到定期對塊存儲卷進行數據備份。 支持將克隆卷與快照關系斷鏈。 |
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卷級實時QoS |
實時調整附加在卷上的IOPS和帶寬限制屬性,即時生效。 |
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協議支持 |
支持RBD、SCSI*原生訪問 |
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自動精簡配置 |
支持自動精簡配置,按寫入有效數據容量分配實際空間,使存儲空間能夠根據需要自動擴展,而不必將存儲空間全部分配出去,因此只需要配置少量硬盤即可開展業務,后續再根據存儲空間使用情況新增硬盤,從而降低初次購買成本和TCO。 |
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KVM主機側訪問聚合 |
支持在KVM計算主機上聚合所有存儲訪問操作,大幅度降低CPU及內存相關資源消耗,提升單卷性能 |
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在線卷遷移 |
支持卷在線跨池遷移,比如,從SSD性能池遷移至HDD容量池,從副本池遷移至EC池等。 |
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跨集群VM遷移 |
支持OpenStack跨集群虛擬機和存儲在線遷移 |
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塊存儲納管 |
支持通過RBD協議納管開源Ceph(L版本和J版本)、XSKY各種版本 |
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卷回收站 |
支持卷回收站,防止數據誤刪除 |
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跨池克隆 |
滿足OpenStack場景下多虛擬機/多桌面/多應用的快速復制需求。 |
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一致性組 |
支持一致性組快照和一致性組異步復制 |
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VDI加速* |
對指定的卷實現專用緩存加速,避免VDI啟動風暴。 |
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數 據 保 護
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卷云端備份* |
支持將塊數據備份到AWS、阿里云、騰訊云、電信天翼云等公有云平臺,同時支持將塊數據備份到異地對象存儲集群或S3協議的其他存儲平臺。同時支持備份數據的去重、加密和壓縮功能。 |
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策略驅動備份 |
通過豐富時間頻率,間隔策略,支持將保護資源備份到多個保護平臺, 通過跨數據中心或云端的存儲提供更高數據安全性。 |
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資源恢復 |
任意存儲集群只要可以認證連接到任一保護平臺獲取災備資源,都輕松恢復到本地。 |
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傳輸加密 |
所有數據在不同平臺間傳輸全部加密進行,保護數據在不可信環境的安全性。 |
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異步復制* |
支持將塊數據基于快照異步復制到遠端集群,支持塊數據容災 |
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數 據 可 靠 |
數據副本 |
支持存儲池粒度的1-6副本存儲策略,以獲得不同等級的數據可靠性。同時支持在線修改副本數 |
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數據EC |
支持多種糾刪保護機制。支持2+1、4+2、8+3、4+2:1、8+2:1。對塊存儲、對象存儲及文件存儲均支持。 |
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端到端校驗 |
針對在線實時讀寫數據時做CRC(Cyclic Redundancy Check)校驗,防止靜默數據錯誤 |
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故障域 |
支持自主規劃集群物理設備拓撲,使允許多級故障隔離,包含主機、機架、數據中心三級故障隔離能力。 |
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不中斷維護 |
在任何規定硬件維護、軟件升級、容量擴充、介質熱更換及故障窗口時間內,避免集群存取性能不受影響 |
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硬盤維護模式 |
硬盤維護模式是輔助對硬盤進行維護操作時數據不進行重平衡,利用該模式可用于主動的硬件設備下線維護場景。 |
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數據恢復QoS控制 |
在數據較長時間處于降級狀態時,例如節點丟失或副本丟失,系統會自動觸發數據重建恢復。 用戶可設定數據恢復的帶寬規則,最小化數據恢復對業務的影響。 |
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磁盤漫游 |
支持將故障服務器中的硬盤和SSD更換到新設備上,重新恢復至原存儲池,避免數據多次重平衡 |
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磁盤重建 |
硬盤或者SSD出現故障時一鍵完成新盤在線替換,不需要重新創建OSD,原OSD數據會自動重建到新盤上 |
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磁盤亞健康處理 |
自動檢測集群中的壞盤和慢盤,告警并自動隔離,保護存儲集群穩定。 |
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網絡亞健康處理 |
自動檢測集群網絡故障,告警通知,協助管理員快速定位并解決集群故障。 |
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延展集群* |
通過延展集群的方式支持同城雙活,自定義集群主副本位置,實現本地讀優先。 |
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全冗余架構 |
系統全冗余,控制器之間采用高可用架構;即支持元數據和數據分離部署(需要元數據節點,二者獨立擴展)也支持元數據和數據的融合部署(不需要獨立的元數據節點),任何一個控制器出現故障,不影響數據的正常訪問。 |
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數 據 安 全 |
基于角色訪問控制 |
通過權限角色劃分,保護系統訪問安全 |
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全面審計記錄 |
所有系統操作、維護、IP信息等記錄 |
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存儲系統控制臺SSL加密 |
存儲控制臺支持SSL訪問加密。在客戶端和服務器端之間建立加密通道,保證數據在傳輸過程中不被竊取或篡改。 |
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訪問令牌 |
訪問系統API所需的認證秘鑰。 |
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身份認證 |
支持第三方平臺無需使用本存儲管理平臺的認證信息,而是直接使用第三方平臺已有的認證信息,即可登錄使用本平臺的功能。 |
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密碼安全策略設置 |
通過密碼安全策略更加安全的保證控制臺中的密碼規則及賬戶登錄。 |
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數 據 緩 存 |
內存讀緩存 |
通過流預測算法在內存中提前獲取目標數據,大大提高讀性能。 支持添加介質時配置讀緩存大小。 |
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SSD讀寫緩存 |
通過熱點預測,寫入合并等技術將高速設備與低速設備結合,大幅提升讀寫性能。 支持給低速介質配備50GB到幾百GB范圍持久高速緩存 |
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XSpeed存儲池* |
創新性的IO聚合,將隨機小塊IO聚合成順序大塊IO,在大壓力高并發的情況下提供穩定的IO性能,且完美支持EC |
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軟 硬 件 兼 容 |
多存儲介質支持 |
兼容SAS、NL-SAS、SATA HDD,SATA SSD、m.2 SSD、U.2 NVMe等接口。 |
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服務器兼容性 |
支持工業標準的x86通用硬件,硬件不限定品牌,不限定硬件部件的型號及技術參數。升級、擴容的過程中用戶可以選擇自行增加硬件部件。 |
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操作系統升級 |
在不剔除節點配置的前提下完成操作系統的在線升級 |
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存儲系統兼容性 |
分布式軟件可以安裝在通用發行版Linux操作系統上,無需定制操作系統支持。 |
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硬盤及服務器異構 |
支持同一存儲資源池混插磁盤。 |
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基 礎 架 構 易 用 性 |
操作界面 |
界面顯示license、服務更新、產品功能、版本號等各種更新 |
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自動化配置 |
自動化部署、一鍵安裝;圖形化快速完成資源的基礎部署,新增節點上線時間縮短 |
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操作系統在線升級 |
在不剔除節點的前提下完成操作系統的在線升級 |
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可視化操作引導 |
通過可視化操作引導,一鍵配置所需資源,快速完成相應資源的使用,降低產品復雜度,減少產品學習成本及配置時間。 |
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