従来の SAN や NAS と比較した分散ストレージの利点と欠点は何ですか?

従来の SAN ストレージ デバイスは、通常、相互にバックアップし、フロントエンド サーバーに接続する 2 つのスイッチを構成するデュアル コントローラ アーキテクチャを使用します。このデュアル コントローラ アーキテクチャには、次の 2 つの欠点があります。

1. ネットワーク帯域幅は、ストレージ全体のパフォーマンスのボトルネックになりやすい。

2. コントローラーが破損すると、システムのパフォーマンスが大幅に低下し、ストレージの正常な使用に影響します。

従来のストレージ アーキテクチャの制限は、主に次の側面に反映されます。

1. 水平スケーラビリティが低い

フロントエンド コントローラの外部サービス機能によって制限されるため、ディスクの数を垂直に拡張しても、ストレージ デバイスの外部サービス提供能力を効果的に向上させることはできません。同時に、フロントエンド コントローラの水平拡張機能は非常に限られており、業界ではせいぜい数個のコントローラの水平拡張しか実現できません。そのため、フロントエンド コントローラがストレージ全体のパフォーマンスのボトルネックになります。

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2. 異なるメーカーの従来のストレージの違いによって生じる管理上の問題

機器の管理方法や使用方法はメーカーによって異なります。ソフトウェアとハ​​ードウェアの密接な結合や一貫性のない管理インターフェースなどの制限要因により、リソースの統一された管理と柔軟なスケジュールを実現することは不可能であり、これもストレージ使用率の低下につながります。したがって、異なるストレージの存在は、ストレージ使用の利便性と利用率に影響を与えます。

分散ストレージでは、多くの場合、複数のストレージ サーバーを使用してストレージ負荷を分散し、ロケーション サーバーを使用してストレージ情報を検索する、分散システム構造を採用します。システムの信頼性、可用性、アクセス効率が向上するだけでなく、一般的なハードウェアによってもたらされる不安定要素を最小限に抑え、拡張も容易になります。利点は次のとおりです。

1. 高性能

高性能分散クライアントは通常、読み取りキャッシュと書き込みキャッシュを効率的に管理し、自動階層化ストレージをサポートできます。分散ストレージは、ホットスポットのデータを高速ストレージにマッピングすることで、システムの応答速度を向上させます。これらの領域がホットスポットでなくなると、ストレージ システムはそれらを高速ストレージから移動します。書き込みキャッシュ テクノロジーは、高速ストレージと連携することで、全体的なストレージ パフォーマンスを大幅に向上させることができます。特定の戦略に従って、データはまず高速ストレージに書き込まれ、その後適切なタイミングでディスクに同期されます。

2. 階層型ストレージのサポート

分散ストレージでは、ネットワークを介した疎結合リンクにより、高速ストレージと低速ストレージを別々に展開したり、任意の割合で混在させたりすることができます。予測不可能なビジネス環境やアジャイルなアプリケーション シナリオでは、階層型ストレージの利点を最大限に活用できます。キャッシュ階層型ストレージ障害の問題が解決されます。パフォーマンス プールを読み取ることができない場合、コールド プールからデータを抽出する粒度が大きくなりすぎて、レイテンシが大きくなり、全体的なパフォーマンスのジッターが発生します。

3. 複数のコピーの一貫性

データの信頼性を確保するために RAID モードを使用する従来のストレージ アーキテクチャとは異なり、分散ストレージではマルチコピー バックアップ メカニズムが採用されています。分散ストレージは、データを保存する前にデータを分割し、分割されたデータは特定のルールに従ってクラスター ノードに保存されます。複数のデータ コピー間の一貫性を確保するために、分散ストレージでは通常、ミラーリング、ストライピング、分散検証などの方法を使用して、1 つのコピーを書き込み、複数のコピーを読み取る強力な一貫性テクノロジを採用し、テナントのさまざまな信頼性要件を満たします。データの読み取りに失敗した場合、システムは他のレプリカからデータを読み取り、レプリカを書き換えてレプリカの合計数が固定されるようにすることで回復できます。データが長期間不整合な状態にある場合、システムは自動的にデータを再構築して回復し、テナントはデータ回復の帯域幅ルールを設定してビジネスへの影響を最小限に抑えることができます。

4. 災害復旧とバックアップ

分散ストレージの災害復旧において重要な手段となるのが、マルチタイムポイントスナップショット技術です。これにより、ユーザーの運用システムは一定の時間間隔でさまざまなバージョンのデータを保存できるようになります。特に注目すべきは、マルチタイム ポイント スナップショット テクノロジーが複数のタイム ポイントからのサンプルの同時抽出と回復をサポートしており、多数の論理エラーの災害箇所の特定に非常に役立つことです。ユーザーがシステム復旧に使用できる複数のサーバーまたは仮想マシンを持っている場合、比較と分析を通じて、どの時点が復元する必要がある時点であるかをすばやく見つけることができるため、障害箇所の特定が困難になり、特定時間が短縮されます。この機能は、障害を再現して分析や調査を実施し、将来的に災害が再発するのを防ぐのにも非常に役立ちます。マルチコピー技術、データ ストライピング配置、マルチタイム ポイント スナップショット、定期的な増分レプリケーションなどのテクノロジにより、分散ストレージの高い信頼性が確保されます。

5. 弾性膨張

合理的な分散アーキテクチャのおかげで、分散ストレージはコンピューティング、ストレージ容量、パフォーマンスを予測どおりに弾力的に拡張できます。分散ストレージの水平拡張には、次のような特徴があります。

1) ノードが拡張された後、古いデータは新しいノードに自動的に移行され、負荷分散が実現され、単一ポイントの過熱が回避されます。

2) 水平拡張では、新しいノードと元のクラスターを同じネットワークに接続するだけでよく、プロセス全体がビジネスに影響を与えることはありません。

3) クラスターにノードが追加されると、クラスター システム全体の容量とパフォーマンスも直線的に拡張されます。その後、新しいノードのリソースは管理プラットフォームに引き継がれ、割り当てやリサイクルに使用されます。

6. ストレージシステムの標準化

分散ストレージの発展に伴い、ストレージ業界の標準化プロセスも絶えず進歩しています。分散ストレージでは、ストレージ アクセスに業界標準のインターフェイス (SMI-S または OpenStack Cinder) の使用が優先されます。プラットフォーム レベルでは、異種ストレージ リソースが抽象化され、従来のストレージ デバイス レベルの操作がストレージ リソース指向の操作にカプセル化されます。これにより、異種ストレージ インフラストラクチャの操作が簡素化され、ストレージ リソースの集中管理が実現され、作成、変更、リサイクルなどのストレージ ライフ サイクル プロセス全体が自動化されます。異機種ストレージ統合機能に基づいて、ユーザーは、ハイエンド アレイの災害復旧にミッドエンド アレイとローエンド アレイを使用したり、フラッシュ アレイの災害復旧に異なるディスク アレイを使用したりといった、異なるブランドやメディアにまたがる災害復旧を実現できるため、間接的にストレージの調達および管理コストを削減できます。

従来の SAN や NAS と比較して、分散ストレージには次の利点があります。

1. パフォーマンス: 分散ストレージが一定の規模に達すると、パフォーマンスは従来の SAN や NAS を上回ります。多数のディスクとノードを適切なデータ分散戦略と組み合わせることで、非常に高い総帯域幅を実現できます。従来の SAN と NAS ではパフォーマンスのボトルネックが発生します。最大拡張容量に達すると、パフォーマンスは変化せず、低下する可能性があります。

2. 価格: 従来の SAN と NAS は比較的高価です。特に SAN ネットワーク機器の場合、光ファイバー ネットワークのコストは比較的高くなります。さらに、将来の拡張には追加の拡張キャビネットが必要になります。コストが高すぎます。分散ストレージは IP ネットワークのみを必要とし、数台の X86 サーバーと内蔵ハードドライブで構築できるため、初期コストは比較的低くなります。拡張も非常に便利で、サーバーを追加するだけです。

3. 持続可能性: 従来の SAN および NAS は拡張機能が限られており、1 つのヘッドで最大数百のディスクを搭載できます。 PB を超える共有ストレージが必要な場合は、分散ストレージが最適です。拡張機能については心配する必要はありません。

欠点:

1. 比較的強力な技術力、運用・保守能力、さらには開発能力を必要とするユーザー。従来のストレージは箱から出してすぐに使用でき、ハードウェアはメーカーから提供され、完全なドキュメントとサービスも用意されています。多くの分散システムはオープンソースであるか、オープンソース システムに基づくサポート サービスを提供する企業があります。バージョンは頻繁に更新されるため、問題が発生した場合には自分で解決する必要があるかもしれません。

2. データの一貫性の問題。データの一貫性に対する要件が高い ORACLE RAC などのアプリケーション シナリオでは、分散ストレージのパフォーマンスが若干低下する可能性があります。分散構造のため、データの同期が大きな問題となります。技術は進歩していますが、従来のストレージ デバイスのデータ保存方法ほど信頼性が高くありません。

3. 安定性の問題。分散ストレージは、ネットワーク環境と帯域幅に大きく依存します。ネットワークが不安定になったり、障害が発生すると、分散ストレージ システムの動作に影響する可能性があります。たとえば、IP 競合が発生すると、分散ストレージ全体にアクセスできなくなる可能性があります。従来のストレージでは通常、専用の SAN または IP ネットワークが使用され、安定性の点でより信頼性が高くなります。

ハイパーコンバージド アーキテクチャが急速に発展している理由は、それが大きな利点を持ち、極めて高い顧客価値をもたらすことができるからです。ハイパーコンバージド アーキテクチャは、コンピューティング、ストレージ、ネットワーク、その他のリソースの統合管理とスケジュール設定を実現し、より柔軟な水平拡張機能を備え、データ センターに最高の効率、柔軟性、規模、コスト、データ保護をもたらします。コンピューティングとストレージのハイパーコンバージェンスを備えた統合プラットフォームの使用により、従来のサーバーと集中型ストレージのアーキテクチャが置き換えられ、アーキテクチャ全体がより明確でシンプルになり、複雑な IT システムの設計が大幅に簡素化されます。

ユーザーの観点から見ると、ハイパーコンバージド アーキテクチャを選択する理由は、多くの場合、次の点にあります。

（１）パフォーマンス

ビジネスの規模、データの可用性、ビジネスの継続性、パフォーマンスなどに対する要求は急速に高まっており、従来の IT アーキテクチャではそれらを満たすことができないか、コストが高すぎます。ハイパーコンバージド アーキテクチャでは、数十万の IOPS に簡単に到達できます。オールフラッシュ ハイパーコンバージェンスを使用すると、パフォーマンスは通常の SAN アレイをはるかに上回ります。

（２）費用

従来の IT アーキテクチャでは、同じパフォーマンスを提供するにはコストがかかりすぎます。コストはハイパーコンバージェンスの最大の利点ではありませんが、従来のソリューションと比較すると投資を節約できます。

（３）古いものの再利用

再利用はハイパーコンバージェンスが行うべきことではありませんが、実際に必要なことです。ハイパーコンバージェンスは一般的な標準 x86 サーバー ハードウェアをサポートしているため、既存のサーバーに導入でき、投資を保護します。