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不走传统存储厂商的“寻常路” 【全球存储观察 #xff5c; 科技热点关注】
在分布式块存储领域#xff0c;大部分厂商的安装软件套件大小都在GB级。然而#xff0c;天翼云破天荒地将存储资源盘活系统HBlock的软件安装包浓缩到了170MB另辟蹊径开拓创新
不走传统存储厂商的“寻常路” 【全球存储观察 科技热点关注】
在分布式块存储领域大部分厂商的安装软件套件大小都在GB级。然而天翼云破天荒地将存储资源盘活系统HBlock的软件安装包浓缩到了170MB而且只敲三条命令就可以完成安装部署纵观企业级存储软件市场这样的体验还是非常令人惊叹。
如此举措表明了天翼云欲在分布式存储领域“破局”。天翼云显然不会走传统企业级存储厂商那样的“寻常路”而是选择另辟蹊径开拓创新。
作为有着开放创新、锐意进取精神的中国云厂商优秀代表天翼云将业内几乎无明显差距的分布式块存储服务推向了软件极致轻量化与创新性支持混合部署的新境界打造了一款“柔性存储”产品。我非常关心的是HBlock如何做到“以小见大”、“以柔克刚” 破局创新持续迭代
九大优势逐渐显现 从分布式存储的技术发展历史来看很多厂商早已聚焦企业级功能的打造市场竞争与技术创新都非常活跃。然而天翼云对于HBlock也寄予了创新的期望它不仅要突破数据存储的瓶颈还得让易部署与易运维的用户体验成为优势同时进一步丰富企业级存储能力不断增强HBlock的核心竞争力。
今天我们着眼于分布式存储产品的核心功能来看看HBlock究竟有啥不一样
优势一高轻量。
业内分布式块存储通常采用内核态设计。当Linux内核版本更新后存储产品也需同步进行优化因此容易被系统绑定而且基于内核态设计的存储若要支持多种CPU架构也需要做很多适配工作高轻量化也就难以实现同时管理采用不同版本Linux的服务器也会增加IT运维工作的复杂性。
HBlock在研发之初就采用全用户态设计不依赖任何特定版本的Linux内核或发行版不依赖、不修改操作系统环境不干扰任何其他进程的执行。针对Linux而言HBlock只需要建立系统调用机制去调用CPU、内存、I/O数据直接存入存储资源池。
采用全用户态的方式不仅减少了服务器CPU的访问压力使CPU资源开销降到更低还池化了服务器端的存储资源HBlock不需要独占整个硬盘其他应用程序也可以获取硬盘资源。最关键的是采用全用户态设计后减少操作系统内核代码整合也让HBlock实现了软件安装包小到只有170MB这也为企业级众多场景需求如高性能计算、容器、边缘计算等提供了天然的适配条件。
优势二高利用。
全用户态屏蔽了OS内核与底层硬件使得集群内的每个Linux操作系统实例可以配置不同的CPU、内存、硬盘等硬件资源如异构CPU、不同大小与类型的内存、不同容量与性能的HDD硬盘或SSD硬盘。
全球存储观察分析认为HBlock开辟了“柔性存储”的概念对硬件资源不挑剔的“以柔克刚”必然可以更好释放空闲存储资源的价值避免了对集群中存储硬件的绑定或特殊要求实现服务器存储资源的高利用率。比如某企业级存储大厂的高端存储阵列所采用的硬盘针对自身存储系统做了硬盘固件的优化定制市面上同样容量型号的硬盘无法替换必须由存储厂商原厂提供的硬盘才能识别运行。
基于轻量化产品设计HBlock开辟了业内独创的存储应用场景——混合部署可以真正提高每一台服务器的资源利用率比如企业现网中有一台在用服务器的资源利用率长期处于较低水平只能达到20-30%那么闲置的资源就可以利用HBlock打造成虚拟资源池供其他应用使用而原有业务不受影响真正实现“资源共享 业务共生”。
优势三高可用。
HBlock采用 “一主多备”策略完美实现主备自动切换。据天翼云研发专家武志民介绍借助Linux、Windows自带MPIO多路径I/O软件对客户端无侵入HBlock通过在存储设备和操作系统之间提供多个备用数据路径实现“一主多备”。不依赖于时钟服务器采用天翼云自研的的分布式租约和心跳机制发生故障后可实现自动化秒级切换。
从上图不难看出其技术特点采用了分布式多控架构一个逻辑卷对应多个TargetActive Target和Standby Target。一旦卷对应的Active Target所在服务器故障不需要用户再做IP网络配置即可秒级自动切换到Standby Target实现服务无中断。为了确保更好的高可用针对多控制器之间的缓存数据HBlock做了强一致性技术优化在保障数据安全的同时实现了极低的写延时。
值得一看的是HBlock采用了多因子空间分配算法通过资源监控模块定期收集存储空间、负载情况、网络性能等因子数据综合计算权重来分配数据在哪落盘。在空间及内存紧张时实现平滑降速避免超时中断业务同时以多种告警方式通知IT运维人员为IT扩容争取了更多时间。遇到不同需求场景时可灵活配置业务优先或数据恢复优先。在需要数据平衡时如扩容后多因子权重算法可以实现更好的决策平衡负载自动向新节点倾斜。同时支持动态限速优先保障业务服务与数据重构还可以在指定的时间窗口执行错开业务高峰期。
可见这样的算法创新自然让数据的可用性得以增强。因为采用了灵活的QoS也进一步保障了HBlock的读写服务质量。从而避免在资源不足时出现持续写入数据“爆”盘的服务故障。借助业务读写、数据重构与数据平衡的技术优化资源监控模块与限速控制模块的有机配合在分布式存储领域HBlock表现出了十分优秀的高可用性。
优势四高可靠。
HBlock支持多副本和纠删码数据冗余保护机制加上多种数据校验HBlock以此保证数据的高可靠性。
首先针对多副本机制HBlock支持单副本、两副本、三副本等灵活配置从而获得更高的数据可靠性。
其次支持纠删码EC数据冗余保护机制采取NM冗余模式如支持21、32直至1271等多种组合N与M可灵活配比在数据可靠性与容量有效性方面可满足各种场景的需求。最多允许M台服务器宕机该M台的数据可以通过另外N台服务器的数据进行恢复。EC数据冗余保护机制比三副本模式有更高的磁盘利用率存储空间使用率最高可达99.22%可根据IO场景设置分片与条带大小实现最优的存储性能。
再者采用多种数据校验方式保持数据一致性如支持客户端与服务器端校验、集群内部全流程数据校验、多台服务器间数据校验等保障多台服务器间、内存数据和持久数据的一致性。同时还通过读数据的检验和后台定期扫描方式以此来检测数据静默错误保证数据完整性。当磁盘数据不可访问或者校验失败时HBlock会自动启动数据恢复进程来重建数据。
此外针对弱电、弱盘、弱网等混沌环境HBlock采用分布式租约不依赖时钟服务器实行强一致的仲裁实现秒级故障检测。借助高可用卷实时感知故障实现秒级服务接管。通过HBlock自带的多因子空间分配机制降低慢盘与慢节点权重一旦监控扫描发现坏盘立刻快速重构确保数据安全。
优势五高性能。
性能是所有存储厂商一如既往的追求天翼云也不例外为了实现HBlock的高性能可谓多措并举。
其一优化集群吞吐能力。HBlock采用标准iSCSI协议提供分布式块存储服务可以在服务器集群任何节点上创建iSCSI Target打破了单点的吞吐瓶颈。
其二实现分布式负载均衡。充分利用分布式多控架构的优势HBlock将数据片段存储在不同服务器上数据重建与数据均衡的操作也是在多个服务器上进行避免单服务器执行操作的负载压力过大。
其三精简IO发挥极致性能。HBlock不仅可以按区间(LBA, length)合并连续多个IO为一个减少系统调用而且可以按时间序列将多个连续IO写入同一个数据块减少对元数据服务器的访问达到系统资源的节约增效。
其四设计多模式的读写缓存机制。HBlock采用WriteBack、WriteThrough、WriteAround三种写缓存模式可以按需适配不同场景的读写。根据网络距离和节点负载选择最合适的节点将数据放在缓存中避免对磁盘频繁的小IO操作更好地发挥存储介质的性能。
其五支持自定义的灵活EC机制性能优于普通三副本方式。
现在越来越多的用户在关注高性能的同时也十分关注低延迟。HBlock在读写延迟上表现不俗采用普通10G以太网互联配置HDD磁盘组建的集群随机写入4KB块的延迟可达亚毫秒级。
从天翼云的评测结果来看HBlock已经具备了企业级应用的高性能配置全闪存情况下单卷IOPS可达15万次读写延迟200微秒。与Ceph13.2.10软件版本的性能对比HBlock性能普遍是Ceph的1-2倍在小IO场景下HBlock的读写性能高于Ceph的3-5倍。
优势六高弹性。
HBlock分布式多控架构具备纵向与横向扩展的灵活弹性可以实现1024节点弹性扩展组建PB级存储资源池。
进一步分析来看纵向扩展方面可以通过增加单服务器的通用硬件资源来实现扩展横向扩展方面可以通过添加服务器节点数量进行扩展IOPS性能、存储容量也随着节点规模扩大而线性增加。用户可以随时按需纵横扩展系统自动实现负载均衡不中断业务。
优势七高安全。
HBlock支持CHAP(Challenge-Handshake Authentication Protocol)允许iSCSI客户端和Target端基于密码进行双向安全身份认证对提升数据存储管理的安全性带来很大帮助。CHAP认证确保对应权限用户才能使用存储卷数据传输过程开启IPsec隧道实现数据加密传输既高效又安全。
优势八易运维。
HBlock支持RESTful API、命令行、Web控制台三种操作方式用户可以根据业务情况按需选择。HBlock自带的资源监控系统可以实时展现资源使用情况支持故障报警让IT运维工作更简单。
HBlock支持远程运维客户侧服务器可以选择连接到天翼云远程服务器端工作人员通过远程协助的方式及时诊断故障、完成修复也可以选择将系统日志进行打包发送工作人员通过日志定位问题。
优势九高兼容。
天翼云一直坚持生态开放的策略也为HBlock实现广泛兼容软硬件提供了前提条件。在硬件方面同一集群内支持X86、ARM、龙芯等不同架构支持不同规格硬件的混合部署也支持不同存储介质如NVMe SSD、SAS SSD、SATA SSD、SAS HDD、NL-SAS HDD、SATA HDD等。
在软件方面HBlock可以直接部署在各种版本的Linux操作系统上作为服务端客户端通过标准的iSCSI协议即可访问Windows和Linux均有自带的iSCSI Initiator软件。目前支持与KVM、OpenStack、VMware等虚拟化平台整合对国内外数据库的支持也很广泛如Oracle、MySQL、SQL Server、PostgreSQL、MongoDB、DB2等支持OpenStack Cinder、K8S CSI的驱动可以无缝融入到容器的生态中。
从自我实践中走来HBlock聚焦轻量化分布式存储的高效落地让更多企业用户通过极小的部署成本真正感受到“柔性存储”为企业信息化建设带来的便捷和高效。不与传统分布式块存储硬碰硬剑走偏锋纯软交付彻底解耦HBlock创新的破局冲劲值得点赞。 盘活资源存储利旧
功在现在利在未来 HBlock的诞生与天翼云对象存储(OOS)有着密切的发展关系。在对象存储领域天翼云已经深耕了十多年为进一步完善产品场景天翼云开发了云存储网关以此帮助用户将本地数据存入天翼云公有云的对象存储中以此促进对象存储的业务增长。
作为对象存储的延伸功能表现不俗于是天翼云将其功能价值逐渐放大开发成一款全新柔性存储产品——存储资源盘活系统HBlock顾名思义就是要将数据中心利用率较低的服务器资源盘活实现数据的真正应用价值。
从各方统计的情况来看现有数据中心服务器的存储资源70%以上未被好好利用这不仅是资源的浪费也无形中增加了数据中心的建设成本。因此充分利旧异构服务器盘活数据中心闲置存储资源通过利用率的提高降本增效未来将会成为企业数据中心的刚需功在现在利在未来。
由此可见HBlock虽然定位分布式块存储但是并非针对现有厂商的块存储阵列市场而是将目标锁定在了服务器闲置存储资源盘活利用方面。 面向未来纯软交付
块存储发展翻开新篇章 实际上天翼云HBlock在分布式存储领域破局创新聚焦用户需求的同时更是聚焦应用场景的支持。HBlock借助轻量化、混合部署等产品优势与业务场景不断深度融合。
在本地私有云存储方面针对高性能计算场景HBlock可与分布式并行文件系统Lustre在通用服务器上混合部署无需购买昂贵的集中式磁盘阵列和IB网络采用全闪存储服务器和以太网HBlock就可提供数十GBps吞吐支持在线扩容可快速实现线性增长在容量与性能诉求上得以很好的满足真正实现“一机两用、资源共享、科学共存”。
在大家十分关心的延迟表现上从底层硬件到上层文件系统的延迟可以控制在0.42毫秒左右其中归属于HBlock自身的软件处理时间只有0.08毫秒在业内处于领先水平。
针对混合云场景方面 HBlock支持和公有云对象存储连接企业可以将热数据存放在本地冷数据上公有云冷热数据分层管理让混合云存储的实现来得就是如此简单享受云上无限空间和高效运维业务按需扩容性价比更高。
此外针对容器、虚拟化场景的应用HBlock支持K8s、VMware、KVM、OpenStack等多种主流平台。
全球存储观察分析认为天翼云通过HBlock的技术创新和柔性存储的理念实践探索出了一条软件定义存储领域的绿色利旧新路不仅顺应了块存储纯软交付的大趋势也让其呈现出不一样的行业价值。
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