分布式存储：坤前带你认识智多星

从远古时期原始人以龟甲刻字、结绳记事，再到计算机出现后陆续出现的软盘、硬盘、U盘等，以适应存储数据量的增长。随着人工智能、大数据、云计算等技术的发展，人们与数据的关系越来越密不可分：4K、8K等超高清视频带来更好的视觉体验；移动支付、实时导航、智能音箱等让生活更便捷轻松。

这就导致数据量呈指数级增长。传统的存储方式无法满足需求，存储系统架构需要变革，高效、易于扩展的分布式存储平台应运而生。

根据IDC的数据，到2025年，全球新创建的数据量将达到175ZB，而目前已存储的数据只有1%左右。预计2018-2023年，企业级存储装机容量将以25.1%的复合年增长率增长，其中约40%的存储系统将采用分布式存储架构。

一、分布式存储是什么？

我们先来讲个小故事：

从前有个小村庄，村庄里有个不大不小的人工湖，村民们从几公里外的山上挑水装进桶里。这样自给自足地过了十几年，由于村庄发展壮大，人口增加了，人工湖也越来越大。湖区扩张占用了耕地，每次扩建还要耗费村民的时间和精力，村民们很不满。

终于，村长请教了邻村的智多星先生，他要解决用水问题。

在智多星的帮助下，村里家家户户都打了水井。每口水井有不同的功能，有些可以用来洗衣沐浴，有些可以用来灌溉农田。每当有需要时，村民只需向村长咨询，就能马上找到符合自己需求的水井。

家家户户都有水井

地下水的多样性满足了村民对水量和质量的需求，村民们又过上了安居乐业的生活。

在这个故事中，智多星先生通过分布式架构解决了村民的用水问题。人工湖代表传统的集中式存储，可以不断增加的水井则相当于分布式存储中的节点。传统存储随着数据增多，扩展的代价和支持不同访问方式的难度也在增加，还需要复制方案以确保数据安全。分布式存储的特点则直接解决了这些问题。

二、分布式存储的特点

分布式存储利用多台存储服务器分担存储负荷，并通过位置服务器定位存储信息。它不仅提高了系统的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展，将通用硬件的不稳定因素降到了最低。

1. 支持分级存储以保障高性能

分布式存储通过将热点数据映射到高速存储中，提高系统的响应速度。当这些数据不再是热点时，存储系统会将它们移出高速存储。

可以将高速存储和低速存储分开部署，或者以任意比例混合部署。在不可预测的业务环境或敏捷应用场景中，分层存储能够发挥最佳效果。写缓存技术可以与高速存储配合，明显改善整体存储的性能。

2. 多副本一致性和故障定位来实现高可靠性

分布式存储通常采用一写多读的多副本强一致性技术，保证多个数据副本之间的一致性。当读取数据失败时，系统可以从其他副本读取数据，重新写入故障副本进行恢复。

多时间点快照技术保存了一定时间间隔内的多个数据版本，支持同时提取多个时间点样本用于恢复。如果有多台服务器或虚拟机可以用于系统恢复，通过比较和分析，可以快速确定需要回复的时间点，降低了故障定位的难度和时间消耗。还可以设定数据恢复的带宽规则，最小化对业务的影响。

3. 弹性扩展和异构存储的整合

只需将新节点和原有集群连接到同一网络，旧数据会自动迁移到新节点，实现负载均衡，避免单点过热。当节点添加到集群后，全局容量和性能也会线性扩展，新节点的资源将由管理平台接管，用于分配或回收。

分布式存储首选使用行业标准接口（如SMI-S或OpenStackCinder）进行存储接入，通过将异构存储资源抽象化，将传统的存储设备级操作封装成面向存储资源的操作，实现集中管理存储资源，并自动执行创建、变更、回收等存储生命周期过程。

在当前智能时代，数据呈现出海量、多元和非结构化的特点，企业的IT基础设施正从云+边的双层架构向云-边-端的三层架构进化。存储系统已成为需求响应、软件定义、智能化和多云部署的重要趋势。

分布式平台也将通过闪存等新型介质对系统架构产生重要影响，进一步推动存储领域的变革。

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