天翼雲對象存儲ZOS高可用的關鍵技術揭秘

對象存儲是一種將數據作為對象進行管理的網絡存儲架構，早期常被用於數據備份歸檔等場景。隨着各行業數字化轉型深入，非結構化數據呈現爆發式增長，對象存儲作為能夠提供可大規模擴展且經濟高效的存儲方案，其應用愈發廣泛，逐漸深入政務、金融等客户的核心業務領域，這也對對象存儲的可靠性、可用性提出了更高要求。

基於高可靠的底座、完備的安全防護、一體化的運維管理與容災設計體系，天翼雲對象存儲ZOS為企業提供高可用、高可靠的存儲服務，應對數據爆發式增長和快速查詢需求，保障更多政企客户安全用雲。

天翼雲對象存儲ZOS採用分佈式系統架構設計，具有靈活伸縮的接入層和高可靠的分佈式架構，可進一步提升存儲服務可用性。

靈活伸縮的接入層

ZOS能夠支持海量的小文件訪問和存儲。高達10億+數據量的單桶存儲，是對對象存儲產品前端接入網絡高負載、高可用性的挑戰。天翼雲ZOS通過一整套基於CStor-LVS和CStor-Nginx的架構來滿足這一需求。

如上圖所示，ZOS通過前端接入全互聯高速網絡，實現了各個節點在負載上的完美均衡。接入節點間通過keepalived的方式實現了LVS節點之間的高可用，在面對單節點故障的場景時，能夠迅速做出切換，保證業務的連續性，服務可靠性高達99.995%。同時，在Router、LVS和Nginx側，分別實現了各自的一致性Hash，在前端流量持續增長的同時，能夠實現用户無感知的熱伸縮。

高可靠分佈式架構

當ZOS進行文件存儲時，會以對象的方式將每個文件切片，並通過Hash計算保證這些分片均勻離散地映射到每個存儲節點、每塊硬盤上。在存儲單元的選取上，可以根據每個硬盤所在服務器、機架、機房進行識別性選取，進而在多個物理層級上滿足服務可靠性的要求。

在底層架構上，ZOS支持多副本和EC糾刪碼的策略，在充分保證數據準確性、安全性的同時，可以根據需要靈活選擇冗餘的類型，在容量利用率、性能、可靠性上達到滿足客户需求的平衡。

天翼雲對象存儲ZOS實現高可用還得益於一項關鍵技術：支持3AZ多活架構。

回顧數據存儲的災備技術發展，主要分為以下幾個階段：

*離線備份：*技術發展的早期，人們主要通過移動硬盤、光盤進行數據離線備份（也稱為冷備份），實現簡單，無需進行大規模的業務部署和改造，但也存在效率低下、安全性可靠性低且恢復困難等問題。隨着行業內數據量的激增以及磁帶庫等備份介質的出現，市場湧現了大批的備份軟件廠商，可實現大規模數據的自動化離線備份和恢復。

*在線備份：*由於離線備份需要中斷在線業務，且恢復操作實現複雜，備份廠商結合應用側研發出在線備份技術（也稱為熱備份）。在線備份實施時無需中斷用户業務，結合快照能夠便捷地為用户提供數據強一致性的備份和恢復能力。但是這種方式同樣存在數據備份和恢復週期長的問題。

*兩站點雙活&複製：*在備份技術發展的同時，數據存儲領域也出現了跨站點的容災技術，最先出現的是兩站點的雙活、異步&同步複製技術，具有數據在線複製備份、故障恢復時間短等優勢。

*跨站點多活：*伴隨着業務可靠性要求的持續升高，多站點多活技術隨之誕生，帶來了比兩站點容災更高的可靠性能力。傳統技術包括兩站點構建雙活＋額外一站點複製等。

對比幾種災備技術特徵可以發現，在業務恢復難度和時長方面，由於備份涉及多次的數據拷貝和回拷，恢復難度較高且耗時較長；在資源利用率方面，利用傳統備份和複製技術，備份數據目的端通常不直接承載現網業務，會造成部分業務資源浪費；在運維成本方面，雙活、多活技術故障場景業務感知小，切換迅速快捷，且無需人工設置備份/恢復規則，更方便客户側運維人員操作和實施。

另外，備份和傳統跨站點容災技術實際上還是基於數據複製技術實現的，通常至少需要1：1的數據備份，藉助壓縮又會帶來額外的開銷，因此整體的存儲空間利用率也不高。但在實際使用中，很多用户出於投資成本和可靠性要求等多方面考慮，也會將備份和跨站點容災技術結合使用。

ZOS為適應雲上業務的極速發展和高可用要求，在跨站點多活技術的基礎上，研發實現了3AZ（Available Zone，雲上架構下的可用區，通常為一個物理站點）多活的容災架構能力，每個AZ存儲節點融合為統一的存儲系統，AZ間實現數據自由流動，對外提供無差別的對象存儲服務。

ZOS在3AZ多活能力上具備以下幾大技術優勢，在保有傳統跨站點多活技術高可靠性的基礎上，為用户提供更好的資源可用性和運維體驗。

業務無中斷：三站點多活架構，任意一個站點整體故障業務不中斷，滿足生產系統業務穩定運行的高可靠要求。

故障無感知：站點故障後業務自動切換，上層應用無感知，體驗更優。

恢復無干預：站點恢復後，無需人工干預自動重新上線，系統自動進行數據重構，應用正常平穩運行。

資源高可用：通過跨站點分佈式糾刪技術，充分利用各站點存儲空間；3站點多活同時承載業務，提供更優於雙活&複製的存儲資源利用率。

可視化運維：雲上可視化監控狀態和告警，輕鬆實現遠程運維。

目前，天翼雲在華北、西安、蘇州等全國多地實現了3AZ部署。

隨着千行百業數字化轉型進程的不斷加速，雲上業務連續性和可用性已成為企業深化信息化建設、保障業務可持續發展的重要着力點。天翼雲對象存儲ZOS可為企業提供低成本、高可用、易運維的對象存儲服務，讓企業數據存儲無後顧之憂，在數字時代的博弈中穩中求勝。