什么是对象存储?OSD架构及原理

2024-03-16 06:18
文章标签 对象 原理 存储 架构 osd

本文主要是介绍什么是对象存储?OSD架构及原理,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

什么是对象存储?OSD架构及原理


导读:什么是对象存储?本文介绍OSD对象存储概念及对象存储系统的架构组成和工作原理,以及对象存储与SAN和NAS网络存储技术的比较。
什么是对象存储(OSD)?
存储局域网(SAN)和网络附加存储(NAS)是我们比较熟悉的两种主流网络存储架构,而对象存储(Object-based Storage)是一种新的网络存储架构,基于对象存储技术的设备就是对象存储设备(Object-based Storage Device)简称OSD。
对象存储的发展历史:
1999年成立的全球网络存储工业协会(SNIA)的对象存储设备(Object Storage Device)工作组发布了ANSI的X3T10标准。
对象存储的优点:
总体上来讲,对象存储同兼具SAN高速直接访问磁盘特点及NAS的分布式共享特点。
SAN(Storage Area Network)结构
采用SCSI 块I/O的命令集,通过在磁盘或FC(Fiber Channel)级的数据访问提供高性能的随机I/O和数据吞吐率,它具有高带宽、低延迟的优势,在高性能计算中占有一席之地,如SGI的CXFS文件系统就是基于SAN实现高性能文件存储的,但是由于SAN系统的价格较高,且可扩展性较差,已不能满足成千上万个CPU规模的系统。
NAS(Network Attached Storage)结构
它采用NFS或CIFS命令集访问数据,以文件为传输协议,通过TCP/IP实现网络化存储,可扩展性好、价格便宜、用户易管理,如目前在集群计算中应用较多的NFS文件系统,但由于NAS的协议开销高、带宽低、延迟大,不利于在高性能集群中应用。
对象存储结构
核心是将数据通路(数据读或写)和控制通路(元数据)分离,并且基于对象存储设备(Object-based Storage Device,OSD)构建存储系统,每个对象存储设备具有一定的智能,能够自动管理其上的数据分布。
对象存储结构组成部分(对象、对象存储设备、元数据服务器、对象存储系统的客户端):
对象存储架构
对象存储架构
1、对象
对象是系统中数据存储的基本单位,一个对象实际上就是文件的数据和一组属性信息(Meta Data)的组合,这些属性信息可以定义基于文件的RAID参数、数据分布和服务质量等,而传统的存储系统中用文件或块作为基本的存储单位,在块存储系统中还需要始终追踪系统中每个块的属性,对象通过与存储系统通信维护自己的属性。在存储设备中,所有对象都有一个对象标识,通过对象标识OSD命令访问该对象。通常有多种类型的对象,存储设备上的根对象标识存储设备和该设备的各种属性,组对象是存储设备上共享资源管理策略的对象集合等。
对象的层次关系理解
对象的层次关系理解(图片来源SNIA)
Figure 3: Image showing that object contains data, OID, metadata, and attributes.
对象的组成(图形来源Oracle)
2、对象存储设备
对象存储设备具有一定的智能,它有自己的CPU、内存、网络和磁盘系统,OSD同块设备的不同不在于存储介质,而在于两者提供的访问接口。OSD的主要功能包括数据存储和安全访问。目前国际上通常采用刀片式结构实现对象存储设备。OSD提供三个主要功能:
(1) 数据存储。OSD管理对象数据,并将它们放置在标准的磁盘系统上,OSD不提供块接口访问方式,Client请求数据时用对象ID、偏移进行数据读写。
(2) 智能分布。OSD用其自身的CPU和内存优化数据分布,并支持数据的预取。由于OSD可以智能地支持对象的预取,从而可以优化磁盘的性能。
(3) 每个对象元数据的管理。OSD管理存储在其上对象的元数据,该元数据与传统的inode元数据相似,通常包括对象的数据块和对象的长度。而在传统的NAS系统中,这些元数据是由文件服务器维护的,对象存储架构将系统中主要的元数据管理工作由OSD来完成,降低了Client的开销。
3、元数据服务器(Metadata Server,MDS)
MDS控制Client与OSD对象的交互,主要提供以下几个功能:
(1) 对象存储访问。
MDS构造、管理描述每个文件分布的视图,允许Client直接访问对象。MDS为Client提供访问该文件所含对象的能力,OSD在接收到每个请求时将先验证该能力,然后才可以访问。
(2) 文件和目录访问管理。
MDS在存储系统上构建一个文件结构,包括限额控制、目录和文件的创建和删除、访问控制等。
(3) Client Cache一致性。
为了提高Client性能,在对象存储系统设计时通常支持Client方的Cache。由于引入Client方的Cache,带来了Cache一致性问题,MDS支持基于Client的文件Cache,当Cache的文件发生改变时,将通知Client刷新Cache,从而防止Cache不一致引发的问题。
4、对象存储系统的客户端Client
为了有效支持Client支持访问OSD上的对象,需要在计算节点实现对象存储系统的Client,通常提供POSIX文件系统接口,允许应用程序像执行标准的文件系统操作一样。
对象存储文件系统的关键技术
1、分布元数据 传统的存储结构元数据服务器通常提供两个主要功能。
(1)为计算结点提供一个存储数据的逻辑视图(Virtual File System,VFS层),文件名列表及目录结构。
(2)组织物理存储介质的数据分布(inode层)。对象存储结构将存储数据的逻辑视图与物理视图分开,并将负载分布,避免元数据服务器引起的瓶颈(如NAS系统)。元数据的VFS部分通常是元数据服务器的10%的负载,剩下的90%工作(inode部分)是在存储介质块的数据物理分布上完成的。在对象存储结构,inode工作分布到每个智能化的OSD,每个OSD负责管理数据分布和检索,这样90%的元数据管理工作分布到智能的存储设备,从而提高了系统元数据管理的性能。另外,分布的元数据管理,在增加更多的OSD到系统中时,可以同时增加元数据的性能和系统存储容量。
2、并发数据访问 对象存储体系结构定义了一个新的、更加智能化的磁盘接口OSD。OSD是与网络连接的设备,它自身包含存储介质,如磁盘或磁带,并具有足够的智能可以管理本地存储的数据。计算结点直接与OSD通信,访问它存储的数据,由于OSD具有智能,因此不需要文件服务器的介入。如果将文件系统的数据分布在多个OSD上,则聚合I/O速率和数据吞吐率将线性增长,对绝大多数Linux集群应用来说,持续的I/O聚合带宽和吞吐率对较多数目的计算结点是非常重要的。对象存储结构提供的性能是目前其它存储结构难以达到的,如ActiveScale对象存储文件系统的带宽可以达到10GB/s。
推荐参考文档:
Oracle: Object-Based Storage Devices
SNIA: OSD系统架构 英文
IBM: Linux 对象存储文件系统的研究

这篇关于什么是对象存储?OSD架构及原理的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/814556

相关文章

mybatis的整体架构

mybatis的整体架构分为三层: 1.基础支持层 该层包括:数据源模块、事务管理模块、缓存模块、Binding模块、反射模块、类型转换模块、日志模块、资源加载模块、解析器模块 2.核心处理层 该层包括:配置解析、参数映射、SQL解析、SQL执行、结果集映射、插件 3.接口层 该层包括:SqlSession 基础支持层 该层保护mybatis的基础模块,它们为核心处理层提供了良好的支撑。

百度/小米/滴滴/京东,中台架构比较

小米中台建设实践 01 小米的三大中台建设:业务+数据+技术 业务中台--从业务说起 在中台建设中,需要规范化的服务接口、一致整合化的数据、容器化的技术组件以及弹性的基础设施。并结合业务情况,判定是否真的需要中台。 小米参考了业界优秀的案例包括移动中台、数据中台、业务中台、技术中台等,再结合其业务发展历程及业务现状,整理了中台架构的核心方法论,一是企业如何共享服务,二是如何为业务提供便利。

异构存储(冷热数据分离)

异构存储主要解决不同的数据,存储在不同类型的硬盘中,达到最佳性能的问题。 异构存储Shell操作 (1)查看当前有哪些存储策略可以用 [lytfly@hadoop102 hadoop-3.1.4]$ hdfs storagepolicies -listPolicies (2)为指定路径(数据存储目录)设置指定的存储策略 hdfs storagepolicies -setStoragePo

HDFS—存储优化(纠删码)

纠删码原理 HDFS 默认情况下,一个文件有3个副本,这样提高了数据的可靠性,但也带来了2倍的冗余开销。 Hadoop3.x 引入了纠删码,采用计算的方式,可以节省约50%左右的存储空间。 此种方式节约了空间,但是会增加 cpu 的计算。 纠删码策略是给具体一个路径设置。所有往此路径下存储的文件,都会执行此策略。 默认只开启对 RS-6-3-1024k

深入探索协同过滤:从原理到推荐模块案例

文章目录 前言一、协同过滤1. 基于用户的协同过滤(UserCF)2. 基于物品的协同过滤(ItemCF)3. 相似度计算方法 二、相似度计算方法1. 欧氏距离2. 皮尔逊相关系数3. 杰卡德相似系数4. 余弦相似度 三、推荐模块案例1.基于文章的协同过滤推荐功能2.基于用户的协同过滤推荐功能 前言     在信息过载的时代,推荐系统成为连接用户与内容的桥梁。本文聚焦于

hdu4407(容斥原理)

题意:给一串数字1,2,......n,两个操作:1、修改第k个数字,2、查询区间[l,r]中与n互质的数之和。 解题思路:咱一看,像线段树,但是如果用线段树做,那么每个区间一定要记录所有的素因子,这样会超内存。然后我就做不来了。后来看了题解,原来是用容斥原理来做的。还记得这道题目吗?求区间[1,r]中与p互质的数的个数,如果不会的话就先去做那题吧。现在这题是求区间[l,r]中与n互质的数的和

hdu4407容斥原理

题意: 有一个元素为 1~n 的数列{An},有2种操作(1000次): 1、求某段区间 [a,b] 中与 p 互质的数的和。 2、将数列中某个位置元素的值改变。 import java.io.BufferedInputStream;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.Inpu

hdu4059容斥原理

求1-n中与n互质的数的4次方之和 import java.io.BufferedInputStream;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.PrintWrit

系统架构设计师: 信息安全技术

简简单单 Online zuozuo: 简简单单 Online zuozuo 简简单单 Online zuozuo 简简单单 Online zuozuo 简简单单 Online zuozuo :本心、输入输出、结果 简简单单 Online zuozuo : 文章目录 系统架构设计师: 信息安全技术前言信息安全的基本要素:信息安全的范围:安全措施的目标:访问控制技术要素:访问控制包括:等保

Java第二阶段---09类和对象---第三节 构造方法

第三节 构造方法 1.概念 构造方法是一种特殊的方法,主要用于创建对象以及完成对象的属性初始化操作。构造方法不能被对象调用。 2.语法 //[]中内容可有可无 访问修饰符 类名([参数列表]){ } 3.示例 public class Car {     //车特征(属性)     public String name;//车名   可以直接拿来用 说明它有初始值     pu