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分布式存储系统在中国移动的大规模应用实践

Ceph开源社区 2019-06-19
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分布式存储是什么

分布式存储系统将大量的普通服务器,通过网络互联,对外作为一个整体来提供存储服务。分布式存储系统通过把一个完整的数据集分片,存储到不同的节点中,每个节点都能对外提供服务来提高整个存储集群的存储能力、处理能力、快速响应能力,从而更好地整合了更多的服务器,来处理更多的数据。

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分布式存储在中国移动的应用


移动苏研可提供整体的云解决方案,供公有云、私有云、金融云、政务云等场景使用,目前可以覆盖:IaaS & SaaS应用、运营和运维管理平台、安全管理平台、SaaS管理平台等。

以移动集团云基础设施为例,中国移动从2015年开始布局云计算领域,并由苏研进行承建,先后在全国多地数据中心构建了统一的云平台,对内支撑集团产品云化,对外服务全网政企客户和互联网客户,提供安全、可信、稳定、高效的云服务。截止至目前,总计承载50+万vCPU的计算资源,分布式存储系统裸容量达到了100PB。





除此之外,在移动集团各省公司、专业公司以及外部客户中,苏研分布式存储系统总部署规模已超过350PB,近4000个节点。

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分布式存储分类及选型

在苏研提供的云解决方案中,自研存储占据绝大比例,按照使用场景,可分为以下三类:块存储、对象存储、文件存储。



以上三类存储在IO路径上提供不同层次的封装,一般而言,块存储性能更优,文件存储更注重数据即时性,对象存储更注重数据长效性。



苏研的分布式存储选型,主要基于开源社区的明星项目ceph以及glusterfs来进行定制开发:

  • 以ceph的RBD接口构建分布式块存储集群;

  • 以ceph的RGW接口构建分布式对象存储集群;

  • 以glusterfs构建分布式文件存储集群。

并以此为基础,增加更为丰富的企业级特性,满足客户的使用需求。

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分布式块存储相关实践


基于ceph深度定制开发的分布式块存储集群,可提供RBD、iSCSI、NBD等多种访问接口,可以满足KVM、VMware、Xen、Baremetal、K8S等多种使用场景,其架构图如下:



在分布式块存储实践中,苏研引入了智能的缓存层实现数据的智能存储,同时也支持iSCSI协议对块设备进行访问,满足KVM场景外的使用需求。



缓存方面,在经过大量对比调研之后,选择bcache方案为ceph进行智能加速,热点数据存储在ssd中获取更高的访问性能,冷数据存储在hdd中获取更低的存储成本,数据依据其访问频度智能地在ssd与hdd设备之间进行迁移,达到均衡存储性能与存储成本的目的;



iSCSI协议方面,在用户态进行了功能实现,除iSCSI基础功能之外,还可支持MPIO多主模式、全路径负载均衡技术及高可用技术,提供高读写性能;可支持LUN Masking、LUN Mapping功能,提供数据访问隔离;且实现了VMWare VAAI以及Windows ODX规范指令集,在VMWare或Windows应用场景下提高数据拷贝等操作的性能。

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分布式对象存储相关实践


基于ceph深度定制开发的分布式对象存储集群,可提供S3、Swift等多种访问协议,且支持对象多版本、生命周期等诸多高级特性,其架构图如下:



在分布式对象存储实践中,接入层引入Keepalived+LVS方案进行RGW组件的高可用以及负载均衡;引擎层结合低频存储特性,依据对象访问频度在副本池与纠删码池之间智能进行存储,且数据可依据自身生命周期在“高低频”存储池之间进行智能迁移。



对象存储因其更为简易的使用方式,更为便捷的数据管理,以及数据多版本等优良特性,越来越多地得到应用,其典型使用场景可汇总如下:

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分布式文件存储相关实践


基于glusterfs深度定制开发的分布式文件存储集群,可提供传统NAS、云化NAS等服务,可以满足常规NAS、容器存储等多种使用场景,其架构图如下:



在部署方面,使用distribute replicate volume方案,结合DHT分布卷与AFR复制卷优势,兼顾数据安全性以及数据存储成本。



文件存储在数据共享、高频更新方面有着天然优势,且遵循POSIX语义,业务无需改造即可直接使用,其典型使用场景可汇总如下:

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小结


中移苏研一直秉承“源于社区、回馈社区”的理念,在使用社区项目的同时,苏研也积极支持社区发展,苏研在Ceph社区贡献排名国内企业前三名,在glusterfs社区,苏研也一直持续进行patch提交。

作为Ceph基金会全球首批顶级会员,苏研也会持续助力Ceph等开源技术产品化进程,同时,也为客户提供更大价值。


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