談分布式儲存（下）

Review

在上一期電子報中，我們跟大家談到分布式儲存崛起的背景，及軟體定義儲存於分布式儲存之應用。

本期電子報，將為大家針對分布式儲存的資料儲存界面協議，及幾個較廣泛被應用於分布式儲存之開源軟體，進一步介紹說明，協助讀者對分布式儲存面臨的挑戰及規劃管理有更多的認識及理解。

分布式儲存體系結構：分布式塊儲存、分布式文件儲存、分布式對象儲存

分布式儲存依照不同的資料儲存界面協議，分為塊儲存、文件儲存和對象儲存三種，它們之間有很大的差異及不同的特色，瞭解各自特色優勢，將可做更好的組合運用，規劃更完善的分布式儲存系統架構。

塊儲存 主要是將掛載的裸硬碟空間進行分區、格式化後，映射給主機使用。其優點是可以將多塊廉價的硬碟組合成為一個大容量的邏輯磁碟對外提供服務，除了提高容量外，多塊硬碟組合出來的邏輯磁碟可以並行寫入，提升效率。若塊儲存採用SAN架構組網，根據SAN的傳輸速率及封裝協議，更是大幅提升其在傳輸與讀寫之速率。然而，在操作系統使用不同的文件系統或是服務器不做叢集的情況下，無法在不同主機間共享數據，是塊儲存的缺點。

文件儲存 與塊儲存不同，文件儲存已經具有自己處理文件管理的功能，主機不需要再對文件儲存進行格式化，可直接對文件儲存進行文件的上傳下載；同時可管理用戶權限、文件鎖定和其他安全措施，方便多個用戶同時訪問文件，很好地規避了塊儲存不利於分享的缺點。而且以文件為傳輸協議，可擴展性好、價格便宜、用戶易管理，是其主要的優點。但是因其運行於以太網上，上傳下載速度較慢，相比於塊儲存，動輒幾十上百塊硬碟同時讀寫，速率慢了許多。另一方面，低頻寬、高延遲等缺點，亦不利於在高性能叢集中應用。

鑒於塊儲存與文件儲存有各自的局限，加上現今大部分的資料都是非結構化資料，對象儲存因應而起。對象儲存之特點在於將元數據獨立出來，當用戶訪問對象儲存時，會先訪問元數據伺服器，即可查找到對象儲存在那些伺服器上，加快資料訪問速度。與上述兩種儲存方式相比，對象儲存的主要區別是它支持應用程序本身來管理對象，這意味著對象儲存不需要真正的文件系統，所以對象儲存解決方案比文件儲存或根據塊儲存的系統更容易擴展，它克服了塊儲存與文件儲存各自的缺點，並結合兩者之優點。

既然對象儲存兼具了塊儲存與文件儲存的好處，為甚麼在分布式儲存中還要使用塊儲存或文件儲存呢?

• 部分應用需要儲存直接裸碟映射方式進行。例如資料庫，需要儲存裸碟映射給資料庫後，資料庫再根據自己的文件系統來對裸碟進行格式化，無法用其他文件系統已格式化的硬碟，故此類應用更適合使用塊儲存。
• 對象儲存需要購買專門的對象儲存軟體以及大容量硬碟，成本較普通的文件儲存高，所以若只為做文件共享需求，但對資料量要求非海量等級，直接用文件儲存的形式性價比更高。

綜合上述介紹可知，塊儲存、文件儲存、對象儲存的資料儲存方式各有其特點，而分布式儲存可以依據適用場景的不同，結合各種儲存方式優勢，彈性地設計出最合適的組合架構服務應用。 以下是三種儲存方法的對比表格：

下表比較了前三種存儲方法：

分布式儲存系統常用開源軟體介紹

接下來，我們將從幾個較廣泛被應用於分布式儲存之開源軟體，包括Ceph、GlusterFS、DRBD等介紹，讓大家對分布式儲存有更多的瞭解。

Ceph：一個開源的統一分布式文件系統，可在一個統一的系統中提供對象、塊（通過RBD）和文件儲存，為IT基礎建設管理儲存大量的資料。Ceph是一個不管資料的類型如何，皆以對象形式儲存的儲存解決方案，可執行資料複製，故障檢測和恢復，以及跨叢集節點的資料遷移和重新平衡等，盡可能地保護資料在不同節點，確保資料一致性。具有高效能、高擴展及高可用等特性。

GlusterFS：也是一個開源的分布式文件系統，它使用「轉換器」的概念，允許創建具有各種功能的文件系統，包括鏡像和複製，分條，負載平衡，磁碟緩存，預讀，寫後傳輸，並自我修復。其優勢之一是它不使用元數據伺服器，而是使用散列機制來查找資料。相較於Ceph，GlusterFS提供了快速的儲存擴展，且更易於伸縮。

Distributed Replicated Block Device (DRBD). 是Linux系統下一套根據軟體、無共享、複製的儲存解決方案，利用網路在伺服器之間對塊設備（硬碟，分區，邏輯卷等）進行鏡像，類似於一個網路RAID1功能。在高可用（HA）中使用DRBD功能，可以代替使用一個共享磁碟陣列。本地（主節點）與遠程主機（備節點）的資料可以保證實時同步，當本地系統出現故障時，遠程主機上還會保留有一份相同的資料，可以繼續使用。

以下是上述三種分布式儲存軟體的特點整理：

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