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青云对象存储解决方案应用与实践

| 作者 杨锦涛 关注 1 他的粉丝 发布于 2016年3月9日. 估计阅读时间: 48 分钟 | 如何结合区块链技术,帮助企业降本增效?让我们深度了解几个成功的案例。

编者按:青云QingCloud 对象存储服务提供可无限扩展的存储空间、快速的数据存取性能、高度的服务可靠性和数据安全性、细粒度的权限控制及简单易用的接口,以向广大用户提供廉价、可靠的存储系统。在本文中,青云QingCloud 系统工程师 Osier Yang 分享了青云QingCloud 对象存储的设计理念、实际的应用案例及进一步研发计划。

注:“QingStor”为“青云QingCloud 对象存储”的项目及产品名称,为行文方便,下文将皆以“QingStor”代指“青云QingCloud 对象存储”。 

本文的主要内容如下:

1、什么是对象

我们从一个故事开始。在我们的对象存储研发后期,一个潜在客户来交流,他们想了解怎么用对象存储。交流期间,其中的技术负责人问了这样一个问题: “你们这既然是对象存储,那么它的类是怎么定义的?“。由此可见,即便是技术人员,也可能对”对象存储“产生误解。

所以要想讲清楚到底什么是”对象存储“,很有必要先解释“对象存储”这四个字,“存储”二字不必多说,凡 IT 从业者应该都理解,关键点是: 什么是“对象”?

Wikipedia 对“Object”分各领域做了解释。别的领域我们不管,我们只看哲学领域的定义,因为哲学领域的定义更具有普遍意义。Wikipedia 对“Object”在哲学领域的定义是:

a thing, being, or concept

​在汉语里,和其英文本意最符合的词也就是”东西“了吧?百科里关于”东西“的释义如下:

泛指各种具体或抽象的人、事、物。例如:
 * 明朱有炖 《豹子和尚自还俗》:“我又无甚希奇物,我又无甚好东西,他偷我箇甚的?”
 * 《红楼梦》第三五回:凤姐笑道:”这一宗东西,家常不大做;今儿宝兄弟提起来了,单做给他吃。“
 * 沙汀《闯关》一:“感情真是一种奇怪的东西。”

在计算机领域,“对象”(Object)除了在面向对象编程用来表示一个类(Class)的实例(Instance)外,还被常用来表示一个变量(Variable),一个函数(Function),一个数据结构(Data Structure),一段在内存中的实体,等等,不一而足,m相信计算机领域的研发人员在各种各样的代码或工具里都见过。举个例子,Linux Kernel (Linux操作系统的核心)的模块名以“.ko”为后缀名,“ko”的全称为“Kernel Object”,这里的“Object”和 JAVA/C++ 语言里的“Object”显然不是一回事。

由此可见,在计算机领域,“对象” (Object)这个词也是一个泛指意义的词,其意义可类比汉语中的“东西”。你可以指任一事物为“东西”,也即你可以指任一事物为“Object”。具体是什么“东西”,依场景不同而不同。至于到底“对象存储”里的“对象”是什么“东西”,请见第三章节分解。

2、企业 A 的存储方案演进历程

为了一步一步理解什么是对象存储,我们从另外一个故事开始: 企业 A 有一个面向互联网的业务,允许用户上传下载图片及视频,视频和图片的大小都比较小。

2.1 企业 A 存储方案 1

因业务发展前期用户量很少,产生的数据量也足够小,最简单直接的方案为 (实际生产中应该没人用这种方案,但最简单的方案往往更有助于我们看清问题的本质) :

这种最简单直接的方案几乎到处是缺陷:

  • 单盘容量限制。总存储量及可存储的单个最大文件的大小均受单盘容量限制。
  • 无数据冗余。主机宕机会导致服务不可用,甚至数据丢失;硬盘损坏会导致数据丢失。
  • 无数据备份。假设企业A的运维人员误删数据,恢复数据将变得困难。
  • 文件系统的限制。当存储的文件数目越来越多时,文件系统的目录树会变大,变深,元数据读写管理越来越低效,数据读写性能会越来越差,磁盘碎片增多,inode 总数也可能达到限制。

2.2 企业 A 存储方案 2

随着业务发展,用户上传的数据量不断增加,我们假设容量率先增大了瓶颈,企业 A 为了解决容量问题,将存储架构改变为:

注:
  * PV (LVM Physical Volume)
  * VG (LVM Volume Group)
  * LV (LVM Logical Group)

以上方案的利用 LVM 将众多硬盘空间抽象为一块大硬盘,突破了单个硬盘的容量限制,容量需求增加时,添加硬盘到 VG ,并对 LV 进行扩容即可。支持文件系统级别的 Snapshot , 可将数据回滚至某个点。但仍有缺陷:

  • 单机容量限制。单机可挂的硬盘总数有限制,即总容量仍然有限制。
  • 无数据冗余。虽然 LVM 支持文件系统级别 Snapshot ,但 Snapshot 只能将数据回滚到某个点。并不能够应对灾难情况,比如物理机宕机,服务仍然不可用,数据也可能丢失;硬盘损坏时,数据仍然可能会丢失。
  • 文件系统的限制。当存储的文件数目越来越多时,文件系统的目录树会变大,变深,元数据读写管理越来越低效,数据读写性能会越来越差,磁盘碎片增多,inode 总数也可能达到限制。

2.3 企业 A 存储方案 3

假设企业 A 的存储容量需求在短时间内达不到单机的容量限制,但随着业务的发展,用户量增多,企业 A 开始重视数据的安全性。存储方案进一步演化为:

Slide04_meitu_3.jpg

方案 3 引入了RAID 来做数据的冗余,同时保留了 LVM 带来了灵活性。但仍然有缺点:

  • 单机容量限制。可挂的硬盘总数有限制,即总容量仍然有限制。
  • 文件系统的限制。当存储的文件数目越来越多时,文件系统的目录树会变大,变深,元数据读写管理越来越低效,数据读写性能会越来越差,磁盘碎片增多,inode 总数也可能达到限制。
  • 不可靠。当宕机时,服务便不可用。

2.4 企业 A 存储方案 4

我们假设企业 A 随着业务的进一步发展,存储容量需求在短时间内仍然达不到单机的容量限制,但开始重视服务的可靠性。故将存储方案进一步演化为:

Slide05_meitu_4.jpg

此方案保留软 RAID 及 LVM 的同时,引入了 DRBD,通过网络来做块设备级别的复制,可靠性提高了一倍。但仍然有缺点:

  • 单机容量限制。可挂的硬盘总数有限制,即总容量仍然有限制。
  • 文件系统的限制。当存储的文件数目越来越多时,文件系统的目录树会变大,变深,元数据读写管理越来越低效,数据读写性能会越来越差,磁盘碎片增多,inode 总数也可能达到限制。

2.5 企业 A 存储方案 5

随着业务的进一步发展,单机容量已无法满足企业A的存储需求。此时只剩下一条路:分布式存储。企业 A 不想投入人力自己开发分布式存储,而开源分布式存储方案繁多,经反复调研与测试,最终将方案确定为 HDFS :

Slide11_meitu_9.jpg

HDFS的引入去除了单机容量的限制,但仍有缺陷:

  • HDFS并非为存储海量小文件而设计,不适合存储海量小文件。每一存储在HDFS中的文件、目录或块(Block)都会有一个对应的索引对象存储于NameNode的内存中,在海量小文件的存储场景下,NameNode的内存称为一个限制。当然,Hadoop 社区为应对海量小文件也做了一些措施,如
    HAR (Hadoop Archives) files,及 SequeuesFile。但这些方案均只能缓解问题,并不能从根本上解决问题。

企业A 的故事到这里就结束了。在这个故事里,所有方案都基于PC Server构建,我们从未提起过传统企业存储方案DAS, SAN, 及NAS。关于传统企业存储方案,和此次分享关系不大,想了解传统企业存储方案在数据爆发的时代的缺陷者,请参见青云QingCloud 硬件大师 Lester (廖洋) 先前的分享(深度剖析——超融合架构应用与实践分享),或我先前的公开分享 (青云QingCloud存储系统架构)。我们也只提到了一种分布式存储方案(HDFS),分布式存储开源方案项目繁多,此章节就不一一列举了,第四章节会对主流的支持对象存储的开源分布式存储做简要分析。

3、什么是对象存储

“对象存储”来源于英文“Object Storage”或“Object-based Storage”,照前文所述,那“Object Storage”应译为“东西存储”? 如此翻译很晦涩,但并不妨碍我们将“Object Storage”理解为“存东西的存储”,那么“对象存储”存的到底是什么“东西”?

3.1 对象存储的大致目标

现在我们回顾一下企业A经历的存储方案历程,为了满足不断发展及增长的业务需求,企业 A 不断得在解决容量,数据安全,服务高可靠,可存储文件数量,读写性能等诸多问题,方案也变的越来越复杂。

而像企业 A 这种有大量存储需求的企业不在少数,且不同企业,不同业务的数据特征千差万别。对象存储作为一种面向多租户的公共服务,除应该具备企业A的存储方案演变过程中不断追求的特性外,还应该通用,不能假设用户的数据特征(如类型,大小)。

我们先大致归纳一下对象存储应该有的特性:

  • 多租户
  • 不假设数据特征,包括类型,大小等
  • 存储空间可无限扩展,且性能该随容量水平扩展而线性提升,不然数据量越大,请求越多,性能却不提升,系统的存取性能只会越来越慢
  • 数据安全
  • 服务高可靠

3.2 对象存储的索引设计

前面我们以企业 A 的存储方案演进过程中所遇到的问题,归纳出了对象存储的应该有的特性,即大致目标,但还只局限于在数据存储层讨论,下面我们来看看索引层。

细心的同学可能已经发现,前文中我们一直在提一个问题:文件系统的限制。当存储的文件数目越来越多时,文件系统的目录树会变大,变深,元数据读写管理越来越低效,数据读写性能会越来越差,磁盘碎片增多,inode 总数也可能达到限制。

文件系统层次的限制根源在于当前的文件系统都是为单机存储而设计的,树状的索引结构在非海量数据时代,很好的完成了数据索引的使命。但在面向海量存储时,就表现出了一些先天性问题,尤其在面向海量小文件时。

避免文件系统面对海量数据时的缺陷可以有多种方案,其中最直接有效的方案是构建简洁独立的索引层,这样既能避免文件系统的树状索引面对海量数据时的问题,同时能利用文件系统经长期验证过的优势,如稳定性和可靠性。

那么怎么设计独立索引层?如前所述,文件系统面对海量数据时的缺陷主要来自于树状索引结构,那新构建的独立索引层就应该尽量避免将树状索引结构,但因对象存储面向多租户,用户间的存储空间总是要区分开的,即使是单用户,用户也可能有按业务或场景划分存储空间的需求,也就是说存储空间这一层的索引是必须的,所以最终索引结构如下:

如上图所示,“Service”为顶层命名空间(Namespace),其下可有任意多个 Bucket (存储空间),Bucket 命名空间为第一级命名空间,其下可以有任意多 Object。 这样我们便既尽量避免了过深的树状索引结构,又做到了存储空间的区分。

3.3 什么是对象

探讨完数据存储层及索引层,我们终于可以回到本章节开头的问题了: “对象存储”的“对象”到底是个什么“东西”?

如果有人了解过文件系统的实现,定会发现文件系统的索引结构里包含了许多元信息 (请参见kernel/linux/fs.hinode 结构体)。而对于对象存储系统而言,其中很多元信息无意义,我们创建了扁平化的、独立的、简洁的索引层,不需要再带着这些无意义的元信息,我们需要的仅仅是基本且必须的元信息:

  • 属于哪个存储空间
  • 类型
  • 大小
  • 校验值
  • 最后修改时间

对于多数业务来说,基本的元信息已经足够,但对于某些业务而言,可能还需要更多的元信息。比如一个歌曲文件,除了类型、大小、校验值,最后修改时间,用户的业务可能还想要额外的描述,如:

  • 演唱者是谁
  • 作词者是谁
  • 作曲者是谁
  • 属于哪张唱片
  • 属于什么风格
  • ……

如果对象存储的索引层能够允许用户自定义元数据。用户就不需要单独维护数据库去存储这些信息。

了解了”对象”(Object)的索引构成后,我们终于可以归纳一下”对象”(Object)”到底是什么”东西”了。

Slide07_meitu_6.jpg

注:
  * 数据实体 (Data Entity)
  * 数据实体的元数据 (Metadata)
  * 数据实体的用户定义元数据 (User defined metadata)

下面是一个文件的元数据示例:

HTTP/1.1 200 OK
Server: QingStor
Date: Sun, 16 Aug 2015 09:05:00 GMT
Last-Modified: Fri, 14 Aug 2015 09:10:39 GMT
ETag: "0c2f573d81194064b129e940edcefe9b"
Content-Type: image/jpeg
Content-Length: 7987
Connection: close
Request-ID: aa08cf7a43f611e5886952542e6ce14

其中的“Last-Modified”, “Content-Type”, “Content-Type”, “ETag”(数据实体的 MD5 值)即为 QingStor 上一个“对象”(Object)的元信息。

4、开源方案探讨

每次交流时,都会有人问到对象存储相关的开源方案,问 Qingstor 为什么我们没有采取开源方案。我们在正式开发 QingStor 前,确实调研及测试过不少开源方案,但无一能够满足我们的目标。下面我们就选几个主流的开源方案探讨一下。

4.1 Openstack Swift

image005.png

上面是 Openstack Swift 的架构图。下面是 Swift 的问题:

  • 未对小文件进行合并。从上面的架构图中我们可以看到,Swift没有文件合并组件,当存储的小文件数量过多时,系统在文件系统这一层就会开始出现瓶颈,文件的读写及目录的列取性能都会下降,甚至自身组件(如 “replicator”,数据迁移/修复) 都可能会出问题。有兴趣了解更多者请参见: http://engineering.spilgames.com/openstack-swift-lots-small-files

  • Object 的元数据存储于文件的扩展属性里,无额外索引。此设计带来的可能问题:

    • 获取 Object 元信息慢,尤其当文件数目过多时。
    • 若支持用户自定义元数据,会进一步加剧元数据获取慢的问题
  • 一个 Container (存储空间) 的元信息对应一个 SQLite 数据库,其中维护着该 Container 下的 Object 列表信息,这是为了 缓解从文件系统列取 Container 下 Objects 时糟糕的性能。但问题是当一个 Container 下 Object 过多时,SQLite 数据库会支撑不住。所以单个 Container 下存储不了过多的 Object。

关于Openstack Swift架构的更多信息,请参见 Openstack Swift 原理、架构与 API 介绍

4.2 Ceph RadosGW

Ceph RadosGW 糟糕的索引设计注定完全不能用于生产。

起先Radosgw的索引设计是将一个Bucket的索引存做一个Rados object。这个做的后果是:

  • 一个Bucket下存不了太多object
  • 当Ceph集群正在对Bucket的索引Object进行修复或回填时,在修复或回填操作完成前,整个Bucket无法写入

请见下面这段引自Ceph官方的文档 (RGW - BUCKET INDEX SCALABILITY)

Currently the bucket index info is kept in a single object that may serve as a scalability pain point, as the update operation on a single rados object is not scalable.

Another problem with one single big bucket, is that when backfill/recovery are happening to the bucket index object, all updates to that object (which is at the critical path of a put request) are stalled until the object is fully recovered. Per our testing, when there are 3 million objects within a bucket, it takes around 2 minutes to recover thus most requests during this period get timeout.

后来Ceph社区改进了一下索引设计,将单个Bucket的索引Object进行了分片,详情见
(rgw: Shard bucket index objects to improve single bucket PUT throughput)。下面选取 Ceph RadosGW 对Bucket的索引Object分片逻辑的代码片段看一下:

int RGWRados::get_bucket_index_object(const string& bucket_oid_base, const string& obj_key,
    uint32_t num_shards, RGWBucketInfo::BIShardsHashType hash_type, string *bucket_obj, int *shard_id)
{                                                                               
  int r = 0;                                                                    
  switch (hash_type) {                                                          
    case RGWBucketInfo::MOD:                                                    
      if (!num_shards) {                                                        
        // By default with no sharding, we use the bucket oid as itself         
        (*bucket_obj) = bucket_oid_base;                                        
        if (shard_id) {                                                         
          *shard_id = -1;                                                       
        }                                                                       
      } else {                                                                  
        uint32_t sid = ceph_str_hash_linux(obj_key.c_str(), obj_key.size());    
        uint32_t sid2 = sid ^ ((sid & 0xFF) << 24);                             
        sid = sid2 % MAX_BUCKET_INDEX_SHARDS_PRIME % num_shards;                
        char buf[bucket_oid_base.size() + 32];                                  
        snprintf(buf, sizeof(buf), "%s.%d", bucket_oid_base.c_str(), sid);      
        (*bucket_obj) = buf;                                                    
        if (shard_id) {                                                         
          *shard_id = (int)sid;                                                 
        }                                                                       
      }                                                                         
      break;                                                                    
    default:                                                                    
      r = -ENOTSUP;                                                             
  }                                                                             
  return r;                                                                     
}     

从上面的代码中可以很容易看出,其分片逻辑采用了最简单的Hash算法: 取模。这意味着一个Bucket的索引Object分片个数一经确定,便无法更改。因为一旦被改,意味着Hash范围变化,整个Bucket的索引也就被破坏了。

另外,正所谓治标不治本,分片方法仅仅是对其糟糕的索引设计有些许改善,但当Ceph正在对Bucket的某个或者某些索引Object的分片进行修复或回填时,在修复或回填操作完成前,Hash到此或此些索引Object分片的写入都将挂起,直至修复或回填操作完成。而且实际情况是,分片个数还不能太多,太多的情况下 List 性能下降很严重,详情请见 (RadosGW Big Index)。

4.3 Gluster

和Ceph相反,Gluster 的设计非常工程派。无独立索引;未对文件进行任何切割或合并操作;所做的所有事情都是为了一个目的:一个更大的文件系统。

这种设计带来的问题是,它并未解决文件系统本身的限制,因为它未对文件系统的语义做任何修改。当存储海量小文件时,性能会变的很差,尽管 Gluster 社区为此做了各种优化(有兴趣的可以查找 Gluster 关于小文件读写性能优化的各种 translator ),但也是治标不治本。

4.4 小结

在此章节,我们简要分析了三个主流的开源对象存储相关项目,其他项目我也调研过。总体而言,开源的项目大要么如Ceph RadosGW有严重缺陷,要么是应对特定场景的,对用户的数据特征存在假设,不可通用化。而对数据特征不假设是最难的,如果把这个要求去掉,对象存储的设计可以简化很多,有兴趣的同学可以去看Facebook的Haystack,及淘宝的TFS的设计,这两个项目都是用来解决其企业业务中所面对的特定需求及场景的。

顺便说一下,有人说雅虎用 Ceph RadosGW 存了几 PB 的数据,大概是他们可以接受单个Bucket下的Object数量限制,也可以接收写操作挂起等待吧,否则该怎么解释呢?

5、QingStor 的架构与实现

5.1 接入层

在章节 “3” 中我们逐步探讨了数据存储层,索引层,及对象。但为了循序渐进,在企业A的存储演化过程中,我们刻意省略掉了一个组件: 接入层。

传统存储的访问接口各不相同。块存储暴露给用户的是一个一个的 Block 。文件系统或网络文件系统(如 NFS )暴露给用户的是 POSIX 文件系统接口。但无论是哪一种接口,都有一个共同的问题: 数据流转不便。

而对象存储通过将资源 URL 化,数据的流转方式就方便多了。

对象存储接收请求的协议为 HTTP ,所有一定有 HTTP Server ,而接收到用户的文件上传和下载请求后,需要有相应的处理方法。且作为面向多租户的公有服务,无法假设用户的请求行为,所有用户加起来的并发请求可能会很高。另外,接入层得高可用。所以得引入负载均衡。

我们把最前端的负载均衡,后端的 HTTP Server ,及再后端各种处理方法,统称为接入层。接入层作为QingStor的最外层建筑,向用户暴露 RESTful 的 API 。

5.2 多区域(Zone)部署

青云QingCloud IaaS 服务为多区域部署,用户可根据自己的需求选择适合自己业务的区域部署服务。而 QingStor 作为存储服务,不应该远离计算资源(简单计算资源如主机,复杂计算资源如 QingCloud 的大数据平台, Spark、Storm、 Hadoop、etc)。所以我们把决定权交给了用户,由用户决定如何部署计算及存储资源。

QingStor 的多区域部署示意图如下:
Slide08_meitu_7.jpg

为了进一步拉近计算与存储的距离。同一区域的计算资源访问 QingStor 走内部网络。

5.3 单区域(Zone)架构

文中已分别就“接入层”,“索引层”,及“数据存储层”进行了探讨。这里进一步强调QingStor架构设计的核心思想:

  • 数据安全;
  • 各层次均须具备水平扩展能力。

故各层次的具体设计如下:

  • 接入层: 无状态,意味着接入层可以任意水平扩展。
  • 索引层: 多slave,保证索引数据不丢失,且高可靠; 分库,分表; 二级索引。做到可任意水平扩展。
  • 数据存储层: 多副本 (3份),保证数据不丢;单集群可水平扩展; 为避免单集群过大时的通讯风暴,支持多集群调度,进一步提高数据存储层扩展性,以达到容量可无限扩展。

“接入层”,“索引层”,及“数据层”构成了QingStor的架构主干。此外,还有旁路服务“调度器”,”监控服务“,及旁路异步服务如“垃圾回收”,“文件合并”,“碎片整理”等。

5.4 QingStor 特性

  • 无限水平扩展:系统可无限水平扩展,且在存储容量水平扩展时,数据存取的性能线性提升。
  • 多区域:和 QingCloud IaaS 一样,QingStor 亦为多区域部署的服务。用户可根据自己的业务需求在不同区域创建存储空间(Bucket)。
  • 高可靠:无单点故障,支持实时多副本,具备无条件的数据恢复能力。
  • 通用数据存储:每个用户可拥有多个存储空间。单个存储空间(Bucket)容量不限,可存对象(Object)数量不限,可存对象(Object)类型不限。普通对象(Object)最大可达 5G ,通过分段上传 API 上传的单个对象(Object)大小最大可达 50T ,每个分段最大 5G 。
  • 与计算资源紧密结合:与 QingCloud IaaS 资源可通过内网进行数据传输,保证高效的数据传输与处理,并节省用户的成本。
  • 标准用户接口:向用户提供标准、规范且简单的 API 接口和 SDK 工具包,并提供详尽的 API 文档。
  • 分段上传:支持对文件进行分段上传,最大支持 10000 段,每段大小最大可达 5G 。以允许用户将大文件在尽可能短的时间内上传。
  • 断点续传:下载支持断点续传,以允许用户在网络质量较差的环境中仍能够下载资源。
  • 安全认证模式:基于对称加密的请求认证方式;存储空间(Bucket)级别的访问控制,用户可将存* 储空间的读或写权限开放给单个或多个 QingCloud 用户,或所有人;支持通过 SSL 加密数据传输。
  • 多维度监控:监控条目包括内网出/入流量、外网出/入流量、容量、内网 API 调用次数、外网 API 调用次数,及容量。各条目监控最小粒度均为 1 小时。

6、如何使用QingStor

除 API 及 用户指南 文档外,目前我们支持 Python SDK,控制台图形化界面,及命令行工具:

7、用户案例 (Hash Data Warehouse – HDW)

HDW(Hash Data Warehouse)是由北京酷克数据科技有限公司开发,类似 AWS Redshift 的云端数据仓库服务,产品将于今年 3 月底在青云QingCloud 上线。

HDW 基于 Greenplum Database ,为云计算平台做了大量的系统架构及工程优化。除了具有快速部署,简单易用和零前期投入(按使用量收费)等商业优势外,还有如下技术优势:

  • 标准SQL数据库:ANSI SQL 2008标准,OLAP、JDBC/ODB
  • 支持ACID,分布式事务
  • 分布式数据库:线性扩展,支持上百个物理节点
  • 与开源数据库兼容,良性生态系统
  • 支持多种语言用户自定义函数(UDF):PLPGSQL、PLPython、PLR、PLJava
  • 内置常用机器学习算法
  • 兼容常用ETL和BI工具,充分利用企业已有投入
  • 软硬一体优化,极高的性价比
  • 无缝集成IaaS云平台数据服务,融入云生态系统

下面演示 HDW 如何与 QingStor 集成。在这个演示中,我们将把数据从 QingStor 中导入到数据仓库,并将最终的查询结果回导至 QingStor 。

7.1 创建 Bucket (存储空间)

创建一个Bucket,名为”hdw-hashdata-cn”,并在其下创建两个目录“input”和”output”。

image005-1.png

7.2 创建 API 密钥以访问 QingStor

7.3 创建输入文件

在本地创建文件 “persons.txt” 和 “orders.txt”,并将其上传至前面创建的 Bucket “hdw-hashdata-cn” 的 “input”目录里。

“persons.txt”内容:

1,Adams,John,Oxford Street,London
2,Bush,George,Fifth Avenue,New York
3,Carter,Thomas,Changan Street,Beijing

orders.txt 内容

1,77895,3
2,44678,3
3,22456,1
4,24562,1
5,34674,65

7.4 创建数据表

连接 HDW 数据仓库进入 Postgres 数据库,执行如下图所示命令创建相应的数据表(请将里面的 access_key_idsecret_access_key 换成你的 API 密钥)。

注:外部表 e_persons 对应前面上传的 persons.txt 文件,e_orders 对应 orders.txt 文件,e_result 对应 Bucket hdw-hashdata-cn 的 output 目录。

7.5 数据迁移

执行如下命令将数据从外部表(对应青云对象存储的 input 目录)导入到数据仓库中:

7.6 执行如下命令将查询结果导出到外部表(对应青云对象存储的 output 目录)

此时,可以看到 output 目录下多了两个文件(这是因为演示系统中用了两个 workers ,每个 worker 往外写一个文件对象):gpqsext.0.0 和 gpqsext.1.0 。

下载 gpqsext.0.0 和 gpqsext.1.0 ,查看内容:

在这个例子中,我们演示了如何将数据从 QingStor 里导入到 HDW 数据仓库中,并将查询结果回导至青云对象存储里。基于这两个基本功能,我们可以构建更复杂的数据仓库管理功能,如在数据仓库空闲的时候,将元数据和用户数据备份到对象存储中,释放计算资源和存储资源,节省成本;当下次需要的时候,利用备份到对象存储中的数据恢复数据仓库,继续正常使用。

8、QingStor 的进一步产品规划

这里我主要说一下两个大的方向。

第一个方向面向性能。纵然我们在系统架构设计时就在各方面考虑了性能,比如多区域部署,同区域计算资源内网访问 QingStor。但为了应对更加复杂的场景,我们在性能方面会同时兼顾内外网。内网方面,我们在做内网加速,外网方面我们在做 CDN 。两者将兼于近期上线。

第二个方向面向数据处理。QingStor 作为海量数据存储池,将会与青云QingCloud 平台上的计算资源紧密整合,尤其是青云QingCloud 大数据平台,如 Hadoop、Spark、 Storm 等。同时我们非常欢迎第三方数据处理服务在青云QingCloud 平台上构建服务,如文中的 HDW。

另外,我们也将开发一些特定的数据处理服务,比如图形图像处理,音视频处理等。

本文到此结束,感谢北京酷克数据科技有限公司提供的 HDW 案例。

相关QA

1、存储超过一定规模有好的性能解决方案吗?

答:这个问题不具体。所以我也只能不具体的回答。

存储是计算机系统里在时间和空间两个维度上冲突最为严重的组件。在存储系统的设计过程中,往往会顾此失彼。之前我在其它场合分享时曾经说过,QingStor的一个很重要的设计思想是: 折衷,也即大家常说的 tradeoff。事实上 tradeoff 会出现在各种各样的场景里,甚至在一个函数的设计里都会体现。但据我个人经验,tradeoff 在存储系统的设计里体现最为明显。

所以该问题得视具体情况而定。

2、QingStor 有什么前端方案吗,方便集成在应用里。

答:没有特别理解。但应用可以直接调用QingStor的API。如文中所述,当前我们支持Python语言的SDK,接下来会支持其他主流语言的SDK。届时可直接使用。

3、我觉得 AWS 的 lambda 服务很好,青云有类似的打算么?

答:这个问题很好。说明提问者对云服务非常了解。事实上春节期间我们已经设计了一版草案,关于青云如何构建QingCloud 平台上的异步事件驱动的服务框架。由于 QingStor 是 青云QingCloud 众多服务中第一个对异步事件驱动的框架有明确需求的服务,所以该框架会融合在 QingStor 的研发进程中来实现。我们计划是下月或者5月份开始研发。初步规划是,先构建异步事件框架,然后进一步抽象出类似于 AWS Lambda 的服务。

4、青云QingCloud 的对象存储技术对于既有数据百亿级,日产生新数据 5000 万到 2 亿的高写入并发,相对较低的查询并发场景下有什么方案?

答:并发的提升涉及到系统的各层次,和许多因素有关。这个简单说几个方面:

  • 存储服务有一个特性:数据流和控制流很难分离,对于对象存储系统尤其如是。所以对于对象存储系统而言,要尽量减少数据传输过程中的中转。
  • 扩大接入层的集群规模。
  • 优化接入层的网络链路,比如尽量不走Linux kernel的 TCP/IP 协议栈。
  • 利用缓存和队列缓冲数据的写入量。

5、单 Accout 支持多少桶,多少对象,存储空间?

答:初始状态限制2个存储空间,如果有需要可以提工单提高。如分享中所说,对象数量没有限制。

6、对象副本是多少或 EC 配比

答:是三副本,目前还不支持纠删码。纠删码的支持也是我们今年要做的Feature之一。

关于作者:杨锦涛(Osier Yang),青云QingCloud 系统工程师,Libvirt Committer,多个其他虚拟化相关开源项目的 Committer/Contributor ,QingCloud 对象存储系统的核心设计者与开发者。对 Open Source、Linux Kernel、虚拟化、分布式存储、云计算等领域有深入研究和理解。9 年多职业生涯没有离开过 Linux 领域,曾在 Red Hat 度过 6 年职业生涯,原 Red Hat Cloud BU 开发者,主攻方向为虚拟化。


感谢魏星对本文的审校。

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是我没看懂,还是文章故意没说清? by 孙 庚泽

前面列举了Openstack Swift、Ceph RadosGW这些对象存储的缺点,但是也没提到QingCloud具体是怎么解决的啊?譬如说索引,只说了“多slave,保证索引数据不丢失,且高可靠; 分库,分表; 二级索引。做到可任意水平扩展。”,没有具体展开啊,是因为为开源、保密吗?

没看出来有啥主要特点 by tan wenjun

如果列举的这些特性ok,那反向去解决这些开源软件的“缺陷”为啥不可以?大的结构也没啥变化,一定要从头搞一套?

我想你们是用radosgw修改的,或者加了中间件 by 于 姜

我想你们是用radosgw修改的,或者加了中间件

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