玩转云端 | 天翼云对象存储ZOS高可用的关键技术揭秘

对象存储是一种将数据作为对象进行管理的网络存储架构，早期常被用于数据备份归档等场景。随着各行业数字化转型深入，非结构化数据呈现爆发式增长，对象存储作为能够提供可大规模扩展且经济高效的存储方案，其应用愈发广泛，逐渐深入政务、金融等客户的核心业务领域，这也对对象存储的可靠性、可用性提出了更高要求。

基于高可靠的底座、完备的安全防护、一体化的运维管理与容灾设计体系，天翼云对象存储ZOS为企业提供高可用、高可靠的存储服务，应对数据爆发式增长和快速查询需求，保障更多政企客户安全用云。

 天翼云对象存储ZOS采用分布式系统架构设计，具有灵活伸缩的接入层和高可靠的分布式架构，可进一步提升存储服务可用性。  

灵活伸缩的接入层
ZOS能够支持海量的小文件访问和存储。高达10亿+数据量的单桶存储，是对对象存储产品前端接入网络高负载、高可用性的挑战。天翼云ZOS通过一整套基于CStor-LVS和CStor-Nginx的架构来满足这一需求。

 如上图所示，ZOS通过前端接入全互联高速网络，实现了各个节点在负载上的完美均衡。接入节点间通过keepalived的方式实现了LVS节点之间的高可用，在面对单节点故障的场景时，能够迅速做出切换，保证业务的连续性，服务可靠性高达99.995%。

同时，在Router、LVS和Nginx侧，分别实现了各自的一致性Hash，在前端流量持续增长的同时，能够实现用户无感知的热伸缩。

高可靠分布式架构
当ZOS进行文件存储时，会以对象的方式将每个文件切片，并通过Hash计算保证这些分片均匀离散地映射到每个存储节点、每块硬盘上。在存储单元的选取上，可以根据每个硬盘所在服务器、机架、机房进行识别性选取，进而在多个物理层级上满足服务可靠性的要求。 

在底层架构上，ZOS支持多副本和EC纠删码的策略，在充分保证数据准确性、安全性的同时，可以根据需要灵活选择冗余的类型，在容量利用率、性能、可靠性上达到满足客户需求的平衡。

天翼云对象存储ZOS实现高可用还得益于一项关键技术：支持3AZ多活架构。回顾数据存储的灾备技术发展，主要分为以下几个阶段：
✓离线备份
技术发展的早期，人们主要通过移动硬盘、光盘进行数据离线备份（也称为冷备份），实现简单，无需进行大规模的业务部署和改造，但也存在效率低下、安全性可靠性低且恢复困难等问题。随着行业内数据量的激增以及磁带库等备份介质的出现，市场涌现了大批的备份软件厂商，可实现大规模数据的自动化离线备份和恢复。
✓在线备份
由于离线备份需要中断在线业务，且恢复操作实现复杂，备份厂商结合应用侧研发出在线备份技术（也称为热备份）。在线备份实施时无需中断用户业务，结合快照能够便捷地为用户提供数据强一致性的备份和恢复能力。但是这种方式同样存在数据备份和恢复周期长的问题。
✓两站点双活&复制
在备份技术发展的同时，数据存储领域也出现了跨站点的容灾技术，最先出现的是两站点的双活、异步&同步复制技术，具有数据在线复制备份、故障恢复时间短等优势。
✓跨站点多活
伴随着业务可靠性要求的持续升高，多站点多活技术随之诞生，带来了比两站点容灾更高的可靠性能力。传统技术包括两站点构建双活＋额外一站点复制等。

对比几种灾备技术特征可以发现：
▪ 在业务恢复难度和时长方面，由于备份涉及多次的数据拷贝和回拷，恢复难度较高且耗时较长；▪ 在资源利用率方面，利用传统备份和复制技术，备份数据目的端通常不直接承载现网业务，会造成部分业务资源浪费；
▪ 在运维成本方面，双活、多活技术故障场景业务感知小，切换迅速快捷，且无需人工设置备份/恢复规则，更方便客户侧运维人员操作和实施。

另外，备份和传统跨站点容灾技术实际上还是基于数据复制技术实现的，通常至少需要1：1的数据备份，借助压缩又会带来额外的开销，因此整体的存储空间利用率也不高。但在实际使用中，很多用户出于投资成本和可靠性要求等多方面考虑，也会将备份和跨站点容灾技术结合使用。

ZOS为适应云上业务的极速发展和高可用要求，在跨站点多活技术的基础上，研发实现了3AZ（Available Zone，云上架构下的可用区，通常为一个物理站点）多活的容灾架构能力，每个AZ存储节点融合为统一的存储系统，AZ间实现数据自由流动，对外提供无差别的对象存储服务。

 ZOS在3AZ多活能力上具备以下几大技术优势，在保有传统跨站点多活技术高可靠性的基础上，为用户提供更好的资源可用性和运维体验。
✓业务无中断
三站点多活架构，任意一个站点整体故障业务不中断，满足生产系统业务稳定运行的高可靠要求。✓故障无感知
站点故障后业务自动切换，上层应用无感知，体验更优。
✓恢复无干预
站点恢复后，无需人工干预自动重新上线，系统自动进行数据重构，应用正常平稳运行。
✓资源高可用
通过跨站点分布式纠删技术，充分利用各站点存储空间；3站点多活同时承载业务，提供更优于双活&复制的存储资源利用率。
✓可视化运维
云上可视化监控状态和告警，轻松实现远程运维。

目前，天翼云在华北、西安、苏州等全国多地实现了3AZ部署。
随着千行百业数字化转型进程的不断加速，云上业务连续性和可用性已成为企业深化信息化建设、保障业务可持续发展的重要着力点。天翼云对象存储ZOS可为企业提供低成本、高可用、易运维的对象存储服务，让企业数据存储无后顾之忧，在数字时代的博弈中稳中求胜。