OpenStack的Swift组件详解 (2)

               3. 弱一致性:R+W<=N,如果读写操作的副本集合不产生交集,就可能会读到脏数据;适合对一致性要求比较低的场景。

           2. Swift 针对的是读写都比较频繁的场景,所以采用了比较折中的策略,即写操作需要满足至少一半以上成功 W >N/2,再保证读操作与写操作的副本集合至少产生一个交集,即 R+W>N。Swift 默认配置是 N=3,W=2>N/2,R=1 或 2,即每个对象会存在 3 个副本,这些副本会尽量被存储在不同区域的节点上;W=2 表示至少需要更新 2 个副本才算写成功;当 R=1 时意味着某一个读操作成功便立刻返回,此种情况下可能会读取到旧版本(弱一致性模型);当 R=2 时,需要通过在读操作请求头中增加 x-newest=true 参数来同时读取 2 个副本的元数据信息,然后比较时间戳来确定哪个是最新版本(强一致性模型);如果数据出现了不一致,后台服务进程会在一定时间窗口内通过检测和复制协议来完成数据同步,从而保证达到最终一致性。如图 2 所示:

               

OpenStack的Swift组件详解

 

       3. 环的数据结构

           1. 环是为了将虚拟节点(分区)映射到一组物理存储设备上,并提供一定的冗余度而设计的,其数据结构由以下信息组成:

               1. 存储设备列表、设备信息包括唯一标识号(id)、区域号(zone)、权重(weight)、IP 地址(ip)、端口(port)、设备名称(device)、元数据(meta)。

               2. 分区到设备映射关系(replica2part2dev_id 数组)。

               3. 计算分区号的位移(part_shift 整数,即图 1 中的 m)。

                  

 

           2. 使用对象的层次结构 account/container/object 作为键,使用 MD5 散列算法得到一个散列值,对该散列值的前 4 个字节进行右移操作得到分区索引号,移动位数由上面的 part_shift 设置指定;按照分区索引号在分区到设备映射表(replica2part2dev_id)里查找该对象所在分区的对应的所有设备编号,这些设备会被尽量选择部署在不同区域(Zone)内,区域只是个抽象概念,它可以是某台机器,某个机架,甚至某个建筑内的机群,以提供最高级别的冗余性,建议至少部署 5 个区域;权重参数是个相对值,可以来根据磁盘的大小来调节,权重越大表示可分配的空间越多,可部署更多的分区。

 

       4. 数据模型

           1. Swift 采用层次数据模型,共设三层逻辑结构:Account/Container/Object(即账户/容器/对象),每层节点数均没有限制,可以任意扩展。

           2. 账户和个人账户不是一个概念,可理解为租户,用来做顶层的隔离机制,可以被多个个人账户所共同使用;

           3. 容器代表封装一组对象,类似文件夹或目录;叶子节点代表对象,由元数据和内容两部分组成,如图所示:

                

OpenStack的Swift组件详解

 

    三、特性

       1. 大量对象的存储(Storage of large number of objects)。

       2. 大对象的存储(Storage of large sized objects)。

       3. 数据冗余(Data Redundancy)。

       4. 档案能力——存储大数据集(Archival capabilities - Work with large datasets)。

       5. 虚拟机和云应用的数据容器(Data container for virtual machines and cloud apps)。

       6. 流媒体的能力(Media Streaming capabilities)。

       7. 对象存储安全(Secure storage of objects)。

       8. 备份和档案(Backup and archival)。

       9. 极高的扩展性(Extreme scalability)

 

二:架构

    一、核心架构

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