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NS9000-UUS

NS9000-UUS是UIT自主研发的分布式统一存储,采用对称式架构、基于scale-out的横向扩展设计,可以基于通用硬件构建出大规模分布式存储集群。

  • 适用范围:

    作为海量存储系统,在系统运维方面也加入了很多特性,更适合云环境和大规模数据中心部署,为用户带来维护的便利和运维成本的降低。

一、概述

    NS9000-UUS是UIT自主研发的分布式统一存储,采用对称式架构、基于scale-out的横向扩展设计,可以基于通用硬件构建出大规模分布式存储集群。NS9000-UUS采用底层硬盘管理和上层资源管理两层虚拟化管理模式,在系统内部把硬盘划分成更小粒度的数据块,逻辑磁盘不再是由节点内固定的某些硬盘组成,而是构建在不同设备上不同硬盘中的数据块之上。与传统RAID、副本等数据保护技术各自优点、短板明显的技术特性不同,NS9000-UUS兼具各种传统数据保护技术的优点,在可靠性、性能、空间利用率、TCO等各方面均衡。NS9000-UUS同时提供块、文件和对象等多种数据接口,可同时适用于不同的业务应用场景。NS9000-UUS数据保护级别灵活,空间利用率高,支持存储系统的快速重构、快速扩容和容量自动均衡,支持大RAID(几十乃至上百块盘组成的RAID),系统部署维护简单。同时NS9000-UUS作为海量存储系统,在系统运维方面也加入了很多特性,更适合云环境和大规模数据中心部署,为用户带来维护的便利和运维成本的降低。

二、NS9000-UUS技术原理

    NS9000-UUS采用UIT自主研发的URAID纠删码数据保护技术,建立在分布式、节点间数据冗余校验的基础上。数据进入系统之后,首先被切分成N个数据块,然后计算出M个冗余块,并最终保存在N+M个不同的节点中。

    由于同一条带的数据保存在不同节点中,所以NS9000-UUS不仅能支持硬盘级的故障,而且能够支持节点级的故障,保证数据不丢失。只要系统中同时故障的节点数不超过M,系统就可以持续提供服务。通过数据重构过程,系统可以恢复出损坏的数据,恢复整系统的数据可靠性。

    另外,NS9000-UUS系统还提供一种N+M:K的数据保护方式,可以支持M个硬盘故障或者K个节点故障。这种保护方式在节点数量少于N+M的小容量系统中非常有效。


NS9000-UUS原理示意图

    NS9000-UUS系统能够提供更加灵活的数据保护级别:N+M或者N+M:K,不同的N、M和K的值能够通过不同的冗余配比实现不同的系统安全级别,用户可以根据业务需求进行配置。用户甚至可以针对不同的数据通过不同的冗余比采用不同的安全级别,这意味着用户可以灵活多变地根据自己的实际需求来设置最适合的可靠性。

全局数据校验,节点级故障容错

    NS9000-UUS系统内部把硬盘划分成更小粒度的数据块进行全局化统一管理,组成URAID的是横跨不同设备的不同硬盘中的数据块,而非同一台设备中预先指定的某些硬盘整体。在NS9000-UUS系统中不但特定数量氛围内的硬盘故障不影响系统正常运行,而且整机设备故障也依然能够保证系统的安全,提供了跨存储节点的数据保护能力。

数据保护灵活,空间利用率高

    传统数据保护方式仅能容许一块或两块硬盘同时失效,NS9000-UUS在数据保护级别方面更加灵活,可以容许系统内更多的硬盘同时故障而不影响在线应用。用户不但可以根据实际需求自行设定,而且可以根据不同数据设定不同的安全等级。在提供高可靠的同时,NS9000-UUS系统同时实现了高空间利用率(见空间利用率计算表格),使得在同样数据量的情况下,实际部署的硬件数量最小化,大幅降低机房空间、系统功耗、制冷能耗等需求。

高速重构,系统高可用

    硬盘容量已经从几十GB、几百GB增长到了6TB,这使得传统RAID的重构延长到了几十个小时。在重构过程中,传统RAID处于非冗余的降级状态,并且此时的业务和重构双重压力导致硬盘故障率上升,意味着极大的数据丢失风险。

基于底层块级精细化虚拟化统一管理的URAID使数据均匀分布在所有硬盘上,重构时把需要重构的数据均匀写到所有硬盘上,克服了传统RAID重构时重构数据向单个硬盘(热备盘)写入的性能瓶颈,消除重构热点,重构速度由以天计变为分钟级,降低了整个RAID失效概率,提升了存储系统的可靠性,降低数据丢失风险。

故障自修复,系统更可靠

    URAID技术面向硬盘进行了多重可靠性设计,包括:硬盘自动巡检、故障告警、故障自动修复等多种可靠性保障。磁盘巡检中发现的警告盘(即将故障的硬盘),可自动进行数据迁移,等到有一定数量的故障盘后,批量进行处理维护。

针对不可修复的硬盘局部故障,URAID可以只针对硬盘的故障数据块进行重构,进一步缩短重构时间,降低数据丢失风险。

优化IO路径,性能出众

    NS9000-UUS采用全内核设计,数据进入NS9000-UUS存储集群后不再反复在内核和用户态之间拷贝,直接从内核写入磁盘,简化IO路径,提升存储效率。NS9000-UUS还提供自动慢盘检测功能,对影响集群性能的磁盘进行离线检测,该检测不影响业务运行。

人性化运维,保证系统持续运行

    NS9000-UUS作为经常大规模部署在数据中心的海量存储集群,为保证运维的简便性,降低运维过程可能出现的风险提供了很多特性。NS9000-UUS允许在符合槽位或者型号的规则时自动将磁盘加入存储池;支持磁盘被误拔后不会第一时间触发全局重构,而是给出告警延时重构;设计节点维护状态,保证节点在计划内维护时离线不会导致系统重构或崩溃;允许在系统故障超过冗余限制时仍能进行读写操作等。

灵活易用,简化应用对接

    Scale-out设计,存储系统性能和容量可以随节点数量增长达到线性的扩充。全系统使用基于x86架构的服务器,基于自身I/O路径优化,NS9000-UUS对计算资源使用率极低,使得存储节点可以承载更多类型的业务。多数基于Linux的应用,都可以方便的嵌入到NS9000-UUS系统中,降低了用户IT系统的硬件需求,简化了网络部署,同时,由于应用于存储系统合一,也降低了数据I/O性能对网络的依赖。

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