玩轉雲端 | 天翼雲物件儲存ZOS高可用的關鍵技術揭秘

 

物件儲存是一種將資料作為物件進行管理的網路儲存架構，早期常被用於資料備份歸檔等場景。隨著各行業數字化轉型深入，非結構化資料呈現爆發式增長，物件儲存作為能夠提供可大規模擴充套件且經濟高效的儲存方案，其應用愈發廣泛，逐漸深入政務、金融等客戶的核心業務領域，這也對物件儲存的可靠性、可用性提出了更高要求。
基於高可靠的底座、完備的安全防護、一體化的運維管理與容災設計體系，天翼雲物件儲存 ZOS為企業提供高可用、高可靠的儲存服務，應對資料爆發式增長和快速查詢需求，保障更多政企客戶安全用雲。

 

天翼雲物件儲存 ZOS採用分散式系統架構設計，具有靈活伸縮的接入層和高可靠的分散式架構，可進一步提升儲存服務可用性。

 

 

靈活伸縮的接入層
       ZOS能夠支援海量的小檔案訪問和儲存。高達10億+資料量的單桶儲存，是對物件儲存產品前端接入網路高負載、高可用性的挑戰。天翼雲ZOS透過一整套基於CStor-LVS和CStor-Nginx的架構來滿足這一需求。

 

如上圖所示， ZOS透過前端接入全互聯高速網路，實現了各個節點在負載上的完美均衡。接入節點間透過keepalived的方式實現了LVS節點之間的高可用，在面對單節點故障的場景時，能夠迅速做出切換，保證業務的連續性，服務可靠性高達99.995%。
       同時，在 Router、LVS和Nginx側，分別實現了各自的一致性Hash，在前端流量持續增長的同時，能夠實現使用者無感知的熱伸縮。

 

高可靠分散式架構
        當ZOS進行檔案儲存時，會以物件的方式將每個檔案切片，並透過Hash計算保證這些分片均勻離散地對映到每個儲存節點、每塊硬碟上。

在儲存單元的選取上， 可以根據每個硬碟所在伺服器、機架、機房進行識別性選取，進而在多個物理層級上滿足服務可靠性的要求。

 

 

 

在底層架構上， ZOS支援多副本和EC糾刪碼的策略，在充分保證資料準確性、安全性的同時，可以根據需要靈活選擇冗餘的型別，在容量利用率、效能、可靠性上達到滿足客戶需求的平衡。

        天翼雲物件儲存 ZOS實現高可用還得益於一項關鍵技術： 支援 3AZ多活架構。

回顧資料儲存的災備技術發展，主要分為以下幾個階段：

✓ 離線備份

技術發展的早期，人們主要透過行動硬碟、光碟進行資料離線備份（也稱為冷備份），實現簡單，無需進行大規模的業務部署和改造，但也存在效率低下、安全性可靠性低且恢復困難等問題。隨著行業內資料量的激增以及磁帶庫等備份介質的出現，市場湧現了大批的備份軟體廠商，可實現大規模資料的自動化離線備份和恢復。

✓ 線上備份

由於離線備份需要中斷線上業務，且恢復操作實現複雜，備份廠商結合應用側研發出線上備份技術（也稱為熱備份）。線上備份實施時無需中斷使用者業務，結合快照能夠便捷地為使用者提供資料強一致性的備份和恢復能力。但是這種方式同樣存在資料備份和恢復週期長的問題。

✓ 兩站點雙活 &複製

在備份技術發展的同時，資料儲存領域也出現了跨站點的容災技術，最先出現的是兩站點的雙活、非同步 &同步複製技術，具有資料線上複製備份、故障恢復時間短等優勢。

✓ 跨站點多活

伴隨著業務可靠性要求的持續升高，多站點多活技術隨之誕生，帶來了比兩站點容災更高的可靠效能力。傳統技術包括兩站點構建雙活＋額外一站點複製等。

 

對比幾種災備技術特徵可以發現：
▪  在業務恢復難度和時長方面， 由於備份涉及多次的資料複製和回拷，恢復難度較高且耗時較長；
▪  在資源利用率方面， 利用傳統備份和複製技術，備份資料目的端通常不直接承載現網業務，會造成部分業務資源浪費；
▪  在運維成本方面， 雙活、多活技術故障場景業務感知小，切換迅速快捷，且無需人工設定備份 /恢復規則，更方便客戶側運維人員操作和實施。

另外，備份和傳統跨站點容災技術實際上還是基於資料複製技術實現的，通常至少需要 1：1的資料備份，藉助壓縮又會帶來額外的開銷，因此整體的儲存空間利用率也不高。但在實際使用中，很多使用者出於投資成本和可靠性要求等多方面考慮，也會將備份和跨站點容災技術結合使用。
ZOS為適應雲上業務的極速發展和高可用要求，在跨站點多活技術的基礎上，研發實現了3AZ（Available Zone，雲上架構下的可用區，通常為一個物理站點）多活的容災架構能力，每個AZ儲存節點融合為統一的儲存系統，AZ間實現資料自由流動，對外提供無差別的物件儲存服務。

 

ZOS在3AZ多活能力上具備以下幾大技術優勢，在保有傳統跨站點多活技術高可靠性的基礎上，為使用者提供更好的資源可用性和運維體驗。

✓ 業務無中斷

三站點多活架構，任意一個站點整體故障業務不中斷，滿足生產系統業務穩定執行的高可靠要求。

✓ 故障無感知

站點故障後業務自動切換，上層應用無感知，體驗更優。

✓ 恢復無干預

站點恢復後，無需人工干預自動重新上線，系統自動進行資料重構，應用正常平穩執行。

✓ 資源高可用

透過跨站點分散式糾刪技術，充分利用各站點儲存空間； 3站點多活同時承載業務，提供更優於雙活&複製的儲存資源利用率。

✓ 視覺化運維

雲上視覺化監控狀態和告警，輕鬆實現遠端運維。

    目前，天翼雲在華北、西安、蘇州等全國多地實現了 3AZ部署。
    隨著千行百業數字化轉型程式的不斷加速，雲上業務連續性和可用性已成為企業深化資訊化建設、保障業務可持續發展的重要著力點。天翼雲物件儲存 ZOS可為企業提供低成本、高可用、易運維的物件儲存服務，讓企業資料儲存無後顧之憂，在數字時代的博弈中穩中求勝。