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UUS

UUS是UIT自主研發的分布式統一存儲,采用對稱式架構、基于scale-out的橫向擴展設計,可以基于通用硬件構建出大規模分布式存儲集群。

  • 適用范圍:

    作為海量存儲系統,在系統運維方面也加入了很多特性,更適合云環境和大規模數據中心部署,為用戶帶來維護的便利和運維成本的降低。

一、概述

    NS9000-UUS是UIT自主研發的分布式統一存儲,采用對稱式架構、基于scale-out的橫向擴展設計,可以基于通用硬件構建出大規模分布式存儲集群。NS9000-UUS采用底層硬盤管理和上層資源管理兩層虛擬化管理模式,在系統內部把硬盤劃分成更小粒度的數據塊,邏輯磁盤不再是由節點內固定的某些硬盤組成,而是構建在不同設備上不同硬盤中的數據塊之上。與傳統RAID、副本等數據保護技術各自優點、短板明顯的技術特性不同,NS9000-UUS兼具各種傳統數據保護技術的優點,在可靠性、性能、空間利用率、TCO等各方面均衡。NS9000-UUS同時提供塊、文件和對象等多種數據接口,可同時適用于不同的業務應用場景。NS9000-UUS數據保護級別靈活,空間利用率高,支持存儲系統的快速重構、快速擴容和容量自動均衡,支持大RAID(幾十乃至上百塊盤組成的RAID),系統部署維護簡單。同時NS9000-UUS作為海量存儲系統,在系統運維方面也加入了很多特性,更適合云環境和大規模數據中心部署,為用戶帶來維護的便利和運維成本的降低。

二、NS9000-UUS技術原理

    NS9000-UUS采用UIT自主研發的URAID糾刪碼數據保護技術,建立在分布式、節點間數據冗余校驗的基礎上。數據進入系統之后,首先被切分成N個數據塊,然后計算出M個冗余塊,并最終保存在N+M個不同的節點中。

    由于同一條帶的數據保存在不同節點中,所以NS9000-UUS不僅能支持硬盤級的故障,而且能夠支持節點級的故障,保證數據不丟失。只要系統中同時故障的節點數不超過M,系統就可以持續提供服務。通過數據重構過程,系統可以恢復出損壞的數據,恢復整系統的數據可靠性。

    另外,NS9000-UUS系統還提供一種N+M:K的數據保護方式,可以支持M個硬盤故障或者K個節點故障。這種保護方式在節點數量少于N+M的小容量系統中非常有效。


NS9000-UUS原理示意圖

    NS9000-UUS系統能夠提供更加靈活的數據保護級別:N+M或者N+M:K,不同的N、M和K的值能夠通過不同的冗余配比實現不同的系統安全級別,用戶可以根據業務需求進行配置。用戶甚至可以針對不同的數據通過不同的冗余比采用不同的安全級別,這意味著用戶可以靈活多變地根據自己的實際需求來設置最適合的可靠性。

全局數據校驗,節點級故障容錯

    NS9000-UUS系統內部把硬盤劃分成更小粒度的數據塊進行全局化統一管理,組成URAID的是橫跨不同設備的不同硬盤中的數據塊,而非同一臺設備中預先指定的某些硬盤整體。在NS9000-UUS系統中不但特定數量氛圍內的硬盤故障不影響系統正常運行,而且整機設備故障也依然能夠保證系統的安全,提供了跨存儲節點的數據保護能力。

數據保護靈活,空間利用率高

    傳統數據保護方式僅能容許一塊或兩塊硬盤同時失效,NS9000-UUS在數據保護級別方面更加靈活,可以容許系統內更多的硬盤同時故障而不影響在線應用。用戶不但可以根據實際需求自行設定,而且可以根據不同數據設定不同的安全等級。在提供高可靠的同時,NS9000-UUS系統同時實現了高空間利用率(見空間利用率計算表格),使得在同樣數據量的情況下,實際部署的硬件數量最小化,大幅降低機房空間、系統功耗、制冷能耗等需求。

高速重構,系統高可用

    硬盤容量已經從幾十GB、幾百GB增長到了6TB,這使得傳統RAID的重構延長到了幾十個小時。在重構過程中,傳統RAID處于非冗余的降級狀態,并且此時的業務和重構雙重壓力導致硬盤故障率上升,意味著極大的數據丟失風險。

基于底層塊級精細化虛擬化統一管理的URAID使數據均勻分布在所有硬盤上,重構時把需要重構的數據均勻寫到所有硬盤上,克服了傳統RAID重構時重構數據向單個硬盤(熱備盤)寫入的性能瓶頸,消除重構熱點,重構速度由以天計變為分鐘級,降低了整個RAID失效概率,提升了存儲系統的可靠性,降低數據丟失風險。

故障自修復,系統更可靠

    URAID技術面向硬盤進行了多重可靠性設計,包括:硬盤自動巡檢、故障告警、故障自動修復等多種可靠性保障。磁盤巡檢中發現的警告盤(即將故障的硬盤),可自動進行數據遷移,等到有一定數量的故障盤后,批量進行處理維護。

針對不可修復的硬盤局部故障,URAID可以只針對硬盤的故障數據塊進行重構,進一步縮短重構時間,降低數據丟失風險。

優化IO路徑,性能出眾

    NS9000-UUS采用全內核設計,數據進入NS9000-UUS存儲集群后不再反復在內核和用戶態之間拷貝,直接從內核寫入磁盤,簡化IO路徑,提升存儲效率。NS9000-UUS還提供自動慢盤檢測功能,對影響集群性能的磁盤進行離線檢測,該檢測不影響業務運行。

人性化運維,保證系統持續運行

    NS9000-UUS作為經常大規模部署在數據中心的海量存儲集群,為保證運維的簡便性,降低運維過程可能出現的風險提供了很多特性。NS9000-UUS允許在符合槽位或者型號的規則時自動將磁盤加入存儲池;支持磁盤被誤拔后不會第一時間觸發全局重構,而是給出告警延時重構;設計節點維護狀態,保證節點在計劃內維護時離線不會導致系統重構或崩潰;允許在系統故障超過冗余限制時仍能進行讀寫操作等。

靈活易用,簡化應用對接

    Scale-out設計,存儲系統性能和容量可以隨節點數量增長達到線性的擴充。全系統使用基于x86架構的服務器,基于自身I/O路徑優化,NS9000-UUS對計算資源使用率極低,使得存儲節點可以承載更多類型的業務。多數基于Linux的應用,都可以方便的嵌入到NS9000-UUS系統中,降低了用戶IT系統的硬件需求,簡化了網絡部署,同時,由于應用于存儲系統合一,也降低了數據I/O性能對網絡的依賴。

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