什么是軟件定義存儲？特征、原理、優勢介紹

2022-03-23 11:16:38 作者：2200 2438

一、軟件定義存儲

軟件定義存儲系統(Software Defined Storage，SDS)是一種數據存儲方式，它將所有與存儲相關的管理和控制工作都放置在相對于物理存儲硬件的外部軟件中，通過軟件存儲功能與硬件的剝離，從而打破了傳統存儲設備廠商的技術壁壘。用戶可以通過分布式、集群應用和負載均衡等技術，利用較經濟的服務器，盤陣和高速網絡通過軟件集合起來高效協同工作，提供高可靠，高可擴展性，低成本的數據存儲。分布式軟件定義存儲技術不是簡單地將數據存儲在某個或多個特定的存儲設備節點上，而是通過網絡將分散的存儲設備資源統一管理，構件一個基于存儲虛擬化的存儲資源池，數據能夠分散且準確的存儲在存儲資源池的任意設備上。

軟件定義存儲

二、軟件定義存儲特征

1.異構存儲設備統一管理

軟件定義存儲的最大的優勢在于對異構存儲設備的整合，不同類型的存儲系統(如 NAS、SAN、對象存儲等)以及不同廠商的存儲設備可以實現快速的接入和統一管理。軟件定義存儲支持使用通用硬件，提升了存儲設備搭建的普適性。

2.存儲虛擬化

存儲虛擬化使用過軟件剝離和功能整合的方式將不同廠商不同型號的異構存儲資源聚合形成一個共享的存儲池，存儲池包含的所有存儲設備的存儲容量可以充分的被外部應用靈活配置使用。存儲虛擬化實現了數據跨異構存儲設備的管理，當存儲硬件發生故障進行數據遷移時，可以實現數據的跨設備無縫遷移，并方便管理。

3.豐富的數據接口

軟件定義存儲支持對外提供如文件系統接口(NFS、CIFS等)、塊接口(iSCSI、FC等)、對象接口(S3、SWIFT等)以及可以供大數據分析的 HDFS 接口等豐富的數據接口類型。

4.存儲設備自服務

軟件定義存儲支持通過定義標準的應用編程接口(API)，進行存儲的配置，滿足應用程序和客戶所需要的存儲資源。存儲自服務技術將極大地方便應用系統管理員對存儲設備的配置和應用的集成，并有效地降低管理成本。

三、軟件定義存儲原理

2000年Eric Brewer教授提出了著名的CAP理論，即：一個分布式系統不可能同時滿足一致性，可用性和分區容錯性這三個需求，最多只能同時滿足兩個。2002年MIT的Seth Gilbert和Nancy lynch兩人證明了CAP理論的正確性。

因此在存儲系統設計時，需要綜合分析需求，有取舍的設計系統。對于采用分布式架構的軟件定義存儲系統而言，分區容錯性(P)是基本需求，因此只有 CP 和 AP 兩種選擇。CP 模式保證分布在網絡上不同節點數據的一致性，但對可用性支持不足，這類系統主要有 BigTable，HBASE，MongoDB，Redis，MemcacheDB，Berkeley DB 等。AP模式主要以實現“最終一致性( EventualConsistency)”來確?？捎眯院头謪^容忍性，但弱化了數據一致性要求，典型系統包括 Dynamo，Tokyo Cabinet，Cassandra，CouchDB，SimpleDB 等。

四、軟件定義存儲的優勢

1.高可用

存儲在系統中的數據，不會因為任何故障丟失。故障原因包括，磁盤故障、服務器硬件設備故障、操作系統崩潰、網絡故障、電源故障等等。分布式系統具有容錯性和自愈方法。

2.高擴展

擴展性既包括了系統規模和存儲容量的可擴展，也包括了隨著系統節點數增加的聚合數據訪問帶寬的線性擴展，還包括了基于功能豐富強大的底層API提供多種功能、支持多種應用的功能性可擴展。

3.高性能

通過條帶化，將數據分布到不同節點、不同硬盤上，獲得比本地硬盤更好的IO性能。

4.低成本

可以通過廉價x86服務器構建，對硬件可靠性要求低，系統自動處理硬件故障。

5.高自動化

數據的自動replication，自動re-balancing，自動failure detection 和自動failure recovery?？傮w而言，這些自動化特性一方面保證了系統的高度可靠，一方面也保障了在系統規模擴大之后，其運維難度仍能保持在一個相對較低的水平。

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