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分布式存储系统Vepace技术白皮书 高清.pdf版
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更新于2023-03-16
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VeSpace Server SAN 是有容云自主研发的软件定义存储产品,是一款分布式存储软 件,将通用 x86 服务器上的存储设备(HDD、SSD)抽象成存储资源池对外提供块存储功能。 VeSpace Server SAN 专门为云计算生态而设计,在产品易用性、运营成本,数据安全和软 件复杂度上进行了深入的思考与权衡,融合了分布式数据、分布式缓存、容量负载均衡、及 多重数据保护等诸多存储技术,能够满足金融、互联网、制造业、电信、证劵、电力、石油 等行业关键业务的需求,保证客户业务高效稳定运行及数据安全,提升业务的敏捷性与竞争 力,最大程度上让客户减少在存储系统上的 TCO(Total Cost of Ownership)。
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VeSpace Server SAN 产品
技术白皮书
文档版本:V2.0 发布日期:2017-5-24

VeSpace Server SAN 技术白皮书
目 录
目录
一、VeSpace Server SAN 系统 ............................................................................................................. 3
1.1 系统简介 ............................................................................................................................................ 3
1.1.1 VeSpace Server SAN 特点 .............................................................................................. 3
1.1.2 VeSpace Server SAN 架构 .............................................................................................. 4
1.1.3 VeSpace Server SAN 功能模块 ..................................................................................... 5
1.1.4 VeSpace 未来 ..................................................................................................................... 5
1.2 应用场景 ............................................................................................................................................ 5
场景 1:软件定义数据中心 .......................................................................................................... 5
场景 2:容器存储 ........................................................................................................................... 6
场景 3:虚拟桌面基础设施 VDI .................................................................................................. 6
场景 4:超融合 ............................................................................................................................... 7
场景 5:大数据应用 ....................................................................................................................... 7
场景 6:数据库存储 ....................................................................................................................... 7
1.3 软件部署 ............................................................................................................................................ 8
1.3.1 驱动层/控制层部署 ............................................................................................................. 8
1.3.2 策略层部署 ........................................................................................................................... 8
1.3.3 引擎层部署 ........................................................................................................................... 8
二、VeSpace 策略子系统 ........................................................................................................................ 9
2.1 元数据 ................................................................................................................................................. 9
2.1.1 元数据组织示意 .................................................................................................................... 9
2.1.2 基于 Raft 算法实现的分布式 KV 模块 RStore ............................................................. 11
2.1.2.1 元数据一致性 .................................................................................................................. 11
2.1.2.2 元数据存储 ...................................................................................................................... 14
2.1.3 元数据在策略子系统中位置 ............................................................................................ 15
2.2 存储策略 ......................................................................................................................................... 15
2.3 调度 .................................................................................................................................................. 16
2.4 弹性扩展调度 ................................................................................................................................. 18
2.4.1 数据分布.............................................................................................................................. 18
2.4.2 平滑扩容.............................................................................................................................. 18
2.5 仲裁机制 ......................................................................................................................................... 19
2.6 高级特性 ......................................................................................................................................... 20
2.6.1 克隆 ...................................................................................................................................... 20
2.6.2 重建 ...................................................................................................................................... 20
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VeSpace Server SAN 技术白皮书
2.6.3 自动迁移 ............................................................................................................................ 20
2.6.4 扩容 ..................................................................................................................................... 21
2.6.5 备份 ..................................................................................................................................... 21
2.6.6 只读 ..................................................................................................................................... 21
2.6.7 校验 ..................................................................................................................................... 21
2.6.8 多路径 ................................................................................................................................ 21
2.6.9 切换设备类型 .................................................................................................................... 21
2.6.10 IOPS QoS ........................................................................................................................ 22
2.7 集群监控 ........................................................................................................................................ 22
2.8 日志和告警管理 ............................................................................................................................ 22
2.8.1 日志管理 ............................................................................................................................ 22
2.8.2 告警管理 ............................................................................................................................ 22
三、VeSpace 驱动子系统 ..................................................................................................................... 22
3.1 驱动容器 ......................................................................................................................................... 22
3.2 驱动虚拟机 ..................................................................................................................................... 23
3.3 驱动 OpenStack............................................................................................................................ 23
3.4 驱动子系统框架图 ......................................................................................................................... 24
四、VeSpace 存储子系统 ..................................................................................................................... 24
4.1 标准块接口,iSCSI/iSER ............................................................................................................. 24
4.1.1 标准块设备 ........................................................................................................................ 25
4.1.2 iSCSI/iSER Target ............................................................................................................ 25
4.2 卷类型 .............................................................................................................................................. 25
4.2.1 线性分布.............................................................................................................................. 25
4.2.2 条带分布.............................................................................................................................. 26
4.2.3 EC 分布................................................................................................................................ 26
4.3 微控制器 ......................................................................................................................................... 26
4.3.1 应用端 Cache ..................................................................................................................... 27
4.3.1.1 Read Cache 机制 .......................................................................................................... 27
4.3.1.2 Write Cache 机制 ......................................................................................................... 28
4.3.2 QoS(IOPS 限制值) ...................................................................................................... 28
4.3.3 压缩传输.............................................................................................................................. 29
4.3.4 数据安全等级 ..................................................................................................................... 29
4.3.5 智能读 IO 处理 ................................................................................................................... 29
4.4 快照 .................................................................................................................................................. 31
4.5 自动精简配置 ................................................................................................................................. 31
4.6 卷克隆 .............................................................................................................................................. 32
4.7 数据重建 ......................................................................................................................................... 33
4.8 分层存储 ......................................................................................................................................... 34
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VeSpace Server SAN 技术白皮书
4.9 多级 Cache 机制 ........................................................................................................................... 35
4.10 数据卷备份 ................................................................................................................................... 37
4.11 数据迁移 ....................................................................................................................................... 38
4.12 数据加密存储 ............................................................................................................................... 38
五、VeSpace 网关子系统 ..................................................................................................................... 39
5.1 NFS/CIFS 接口 ............................................................................................................................... 39
5.2 网关原理 ......................................................................................................................................... 39
六、VeSpace 管理子系统 ..................................................................................................................... 40
6.1 用户 .................................................................................................................................................. 40
6.2 多集群管理 ..................................................................................................................................... 42
6.3 高可用负载均衡 ............................................................................................................................. 43
6.4 管理系统 UI 界面.......................................................................................................................... 44
6.4.1 集群概览 ..................................................................................................................................... 44
6.4.2 硬件管理--存储主机................................................................................................................. 44
6.4.3 硬件管理--策略主机................................................................................................................. 45
6.4.4 硬件管理--应用主机................................................................................................................. 45
6.4.5 存储管理--命名空间................................................................................................................. 46
6.4.6 存储管理--存储池 ..................................................................................................................... 46
七、兼容性 .............................................................................................................................................. 48
7.1 硬件平台 ......................................................................................................................................... 48
7.2 操作系统 ......................................................................................................................................... 48
7.3 规格参数 ......................................................................................................................................... 48
7.4 缩略语表 ......................................................................................................................................... 49
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VeSpace Server SAN 技术白皮书
一、VeSpace Server SAN 系统
1.1 系统简介
VeSpace Server SAN 是有容云自主研发的软件定义存储产品,是一款分布式存储软
件,
将通用 x86 服务器上的存储设备(HDD、SSD)抽象成存储资源池对外提供块存储功能。
VeSpace Server SAN 专门为云计算生态而设计,在产品易用性、运营成本,数据安全和软
件复杂度上进行了深入的思考与权衡,融合了分布式数据、分布式缓存、容量负载均衡、及
多重数据保护等诸多存储技术,能够满足金融、互联网、制造业、电信、证劵、电力、石油
等行业关键业务的需求,保证客户业务高效稳定运行及数据安全,提升业务的敏捷性与竞争
力,最大程度上让客户减少在存储系统上的 TCO(Total Cost of Ownership)。
1.1.1 VeSpace Server SAN 特点
全分布式冗余架构:无单点故障。
微服务架构:模块间松耦合,便于功能扩展,对外提供 RESTful API,便于应用
和存储集成。
无硬件依赖:通用 x86 服务器,标准 Linux 系统,即可运行。
标准块存储协议:无需特殊配置即可实现计算与存储的结合。
高性能:尽可能缩短 IO 路径,增加多种 Cache,保证系统的性能。
高可靠
:可配置成多副本或纠删码方式确保数据安全,同时可配置强一致性策略确保
各个副本数据的一致性。
智能数据恢复
: : 仅需要重建已存在并且不一致的数据,忽略卷中从未写入数据的位置,
提高重建效率。
可扩展性
:横向扩展,平滑扩容。集群扩容时,在条件允许的情况下,并不会移动数据,
减少数据移动对集群负载带来影响。之后由智能调度算法,完成数据均匀化和负载均衡。
敏捷性:秒级创删卷,秒级跨主机迁移卷,适应容器应用场景。
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