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漫談FreeStor核心技術(shù):FreeStor的拓撲結(jié)構(gòu)

 victor1208 2016-01-27

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FreeStor的整體拓撲結(jié)構(gòu)

FreeStor的拓撲結(jié)構(gòu)相比市場上幾乎所有的軟件定義存儲和存儲虛擬化產(chǎn)品都更為復(fù)雜,,是一個非對稱的多點結(jié)構(gòu),,由三部分組成:

 FreeStor存儲服務(wù)器(FSS);

  FreeStor管理服務(wù)器 (FMS),;

 FreeStor重刪服務(wù)器(FDR)

這三部分的每一部分都是一臺單獨的服務(wù)器或虛機,,相互配合來工作。它們的拓撲結(jié)構(gòu)見下圖:

為什么要這么來設(shè)計呢,?最主要還是為了應(yīng)對企業(yè)級用戶對性能,、可靠性和可擴展性的需求,。存儲,、管理和重刪,,都有各自的業(yè)務(wù)負載,,如果合而為一,,一定會有資源上的浪費,,而另一部分會出現(xiàn)負載過重的情況,。另外,,這幾個工作對高可用性的要求也都是不一樣的,所以只有把他們都分隔開,,才有利于最好地優(yōu)化資源,。當(dāng)然,如果對性能可靠性和擴展性沒有要求,,只是想最省錢地把這個架構(gòu)搭起來(比如想搭建一個實驗環(huán)境),,也可以組建一個服務(wù)器虛擬化環(huán)境,把這些系統(tǒng)都放在虛擬機上,,在一臺物理機上實現(xiàn)所有的功能,。


存儲服務(wù)器FreeStor Storage Server (FSS)

FSS是FreeStor團隊最核心的主力隊員,也是擔(dān)當(dāng)主要工作負載的部分,。所有的虛擬化和各種服務(wù)都是在這一模塊上實現(xiàn)的,。FSS采用帶內(nèi)的方式與服務(wù)器和存儲相連。一邊與業(yè)務(wù)服務(wù)器相連,,在這些業(yè)務(wù)服務(wù)器看來,,FSS就是一個存儲設(shè)備,或者說就是一個FC或者iSCSITarget,,至于它下面連接著什么真的存儲設(shè)備,,服務(wù)器完全看不到,也不需要看到,;另一邊FSS同時連接著存儲設(shè)備,,以便對存儲設(shè)備進行控制和管理,。FSS內(nèi)保存著所有虛擬化映射關(guān)系的元數(shù)據(jù)(Meta Data),,同時,因為所有的數(shù)據(jù)需要流過FSS,,所以FSS非常重要,,因此,有幾個挑戰(zhàn)必須要解決,,如果解決不好這幾個挑戰(zhàn),,FSS會成為整個數(shù)據(jù)在的瓶頸和故障點,這就是:

  ●性能

  ● 高可用性

  ●可擴展性

那么,,F(xiàn)SS是怎么來解決的呢,?

  ● 性能:上周的文章提到過,F(xiàn)SS的性能達到了業(yè)界的最高水平,,在一個配置并不算太高的單節(jié)點上,,性能達到了550K IOPS,同時延遲只有300微秒,。這只是單節(jié)點的性能,,實際應(yīng)用中,,可以通過多節(jié)點的集群實現(xiàn)更高的性能擴展。

  ●高可用性:FSS的高可用采用集群來實現(xiàn),。

  ■ 如果環(huán)境中有兩臺FSS,,可以組成active-active的雙機架構(gòu);

  ■ 如果擴展到4節(jié)點,,另外兩臺FSS可以另組一組雙機,,同時與第一組雙機組成active-active的集群。

通過這種架構(gòu),,F(xiàn)SS的高可用性可以達到一個很高的企業(yè)級水平,。

  ●高可擴展性:如上文所述,F(xiàn)SS可以是單機,、雙機或者四節(jié)點集群的架構(gòu),,如果需要擴展為更大規(guī)模,可以以四節(jié)點集群為單位擴展到8節(jié)點或16節(jié)點,。

管理服務(wù)器FreeStor Management Server(FMS)   

顧名思義,,F(xiàn)MS是FreeStor團隊的大老板,也就是對FreeStor進行管理的服務(wù)器,。像所有公司的老板都不干活一樣,,F(xiàn)MS是不用真的承擔(dān)業(yè)務(wù)負載的。如拓撲圖所示,,F(xiàn)MS是一臺“帶外”(Out-of-band)的服務(wù)器,,它的狀態(tài)不會影響數(shù)據(jù)的訪問,同時作為系統(tǒng)管理工具,,一般來說并沒有很大的業(yè)務(wù)負載,,所以FMS并不需要有高可用、高性能和高可擴展性方面的設(shè)計,。實際上,,如果FMS發(fā)生系統(tǒng)崩潰,并不會對數(shù)據(jù)訪問產(chǎn)生任何影響,。當(dāng)然,,如果真的FMS出現(xiàn)故障,F(xiàn)SS還可以通過命令行的方式進行自我管理,。

一臺FMS可以管理多個FSS集群,。目前的版本中,一臺FMS最多可以管理的FSS和FDR總數(shù)多達128個,。因為FMS和FSS之間只傳輸少量的管理信息,,對帶寬沒有要求,所以完全可以通過一臺FMS來管理遠程站點,甚至全球部署的所有FSS都可以由一臺FMS來統(tǒng)一管理,。         

重刪服務(wù)器FreeStor Dedupe Repository (FDR) 

重刪服務(wù)器在FreeStor的架構(gòu)中是一個可選項,。也就是說,如果沒有FDR,,F(xiàn)SS完全可以直接與存儲設(shè)備相連,。如果使用FDR,它的功能很直白,,就是實現(xiàn)在線的數(shù)據(jù)重刪,,以節(jié)省存儲空間,降低存儲成本,。除了重刪以外,,實際上FDR還可實現(xiàn)精簡配置(Thin Provisioning)的功能進一步提高存儲利用率,降低成本,。FDR連接在FSS和存儲設(shè)備之間,,寫數(shù)據(jù)時,應(yīng)用服務(wù)器把數(shù)據(jù)傳送給FSS,,F(xiàn)SS再把數(shù)據(jù)經(jīng)過FDR重刪之后,,再落到真正的存儲設(shè)備上去。

當(dāng)然有些用戶環(huán)境中已經(jīng)部署了一些具備數(shù)據(jù)重刪功能的陣列,。對于這些用戶,,也可以考慮繼續(xù)利用原有的重刪功能,而不用FreeStor來實現(xiàn)重刪,。但是,,F(xiàn)DR的好處是,

  ●不論原有設(shè)備是否具備重刪的能力,,只要是路過FDR的數(shù)據(jù)都可以實現(xiàn)重刪的功能,;

  ● FDR對全局的數(shù)據(jù)都可以重刪,一個FDR集群維護唯一而且統(tǒng)一的哈希表,,這樣往往可以實現(xiàn)更高的重刪率,,節(jié)約成本;

  ●FDR承擔(dān)了重刪的工作后,,存儲設(shè)備的計算負載就很小了,這樣往往可以節(jié)省存儲設(shè)備的采購成本,;

  ●FDR除了重刪還可以做精簡配置(Thin Provisioning)

  ●FDR具備高可用的故障切換機制,,比存儲陣列的重刪更加可靠;

  ● FDR具有很強的可擴展性,,可以根據(jù)需要擴展為多節(jié)點的集群,;

  ●最后一點但是也許最重要,F(xiàn)reeStor的重刪功能是免費提供的。

在大部分環(huán)境中,,F(xiàn)DR會配置為單節(jié)點方式或者可靠性更高的1+1的雙節(jié)點方式,。如果希望擴展更高的性能,還可以采用2+1或者4+1的集群架構(gòu),。

實際上FDR對重刪的功能很靈活,,如果有一些特定應(yīng)用或者存儲設(shè)備并不需要重刪,用戶可以很容易地進行配置,,隨時對這一部分存儲打開或者關(guān)閉重刪功能即可,。   

                         

結(jié)束語 

帶內(nèi)虛擬化,帶外管理,,加上專用的重刪,,F(xiàn)reeStor獨特的拓撲結(jié)構(gòu),在當(dāng)今的存儲市場上顯得與眾不同,。這個架構(gòu)最大的好處就是用戶可以根據(jù)自己的需求分別進行擴容,,從而使整個架構(gòu)在性能、可擴展性和高可用性上達到最優(yōu),。雖然結(jié)構(gòu)顯得有些復(fù)雜,,但是用戶不必對價格擔(dān)心,因為,,F(xiàn)reeStor是按照管理的存儲容量來計價的,,不論你用了多少臺FSS,F(xiàn)DR,,這些軟件模塊本身都是不計價格的,。                     




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