华为FusionStorage技术白皮书

高性能链接克隆

FusionStorage基于增量快照提供了链接克隆机制，基于一个快照创建出多个克隆卷，各个克隆卷刚创建出来时的数据内容与快照中的数据内容一致，后续对于克隆卷的修改不会影响到原始的快照和其他克隆卷。

FusionStorage支持1:256的链接克隆比，提升存储空间利用率。

FusionStorage支持批量进行虚拟机卷部署，能够在秒级批量创建上百个虚拟机卷。

克隆卷继承普通卷所有功能：克隆卷可支持创建快照、从快照恢复以及再次作为母卷进行克隆操作。

图3-8 FusionStorage链接克隆

高速Infiniband网络

FusionStorage支持为高带宽应用设计的Infiniband网络，存储交换无瓶颈。

??56GbpsFDR InfiniBand，超高速互联。 ??标准成熟多级胖树组网，平滑容量扩容。 ??近似无阻塞通信网络，数据交换无瓶颈。 ??纳秒级通信时延，计算存储信息及时传递。 ??无损网络

QOS，数据传送无丢失。

??主备端口多平面通信，冗余通信无忧。 ??单口

56Gbps带宽，完美配合极速SSD存储吞吐，性能无限。

3.2.2 安全可靠

集群管理

FusionStorage分布式存储软件采用集群管理方式，不会出现单点故障，一个节点或者一块硬盘故障自动从集群内隔离出来，不影响整个系统业务的使用。 集群内选举进程Leader，Leader负责数据存储逻辑的处理，当Leader出现故障，系统自动选举其他进程成为新的Leader。 多数据副本

FusionStorage存储系统中没有使用传统的RAID模式来保证数据的可靠性，而是采用了多副本备份机制，即同一份数据可以复制保存多个副本。在数据存储前，对数据进行分片，分片后的数据按照一定的规则保存集群节点上。

如下图所示，对于服务器Server1的磁盘Disk1上的数据块P1，它的数据备份为服务器Server2的磁盘Disk2上P1’，P1和P1’构成了同一个数据块的两个副本。

图3-9 FusionStorage多数据副本

数据一致性

数据一致性的要求是：当应用程序成功写入一份数据时，后端的几个数据副本必然是一致的，当应用程序再次读时，无论在哪个副本上读取，都是之前写入的数据，这种方式也是绝大部分应用程序所希望的。

保证多个数据副本之间的数据一致性是FusionStorage的重要特点，

FusionStorage采用强一致性复制技术确保各个数据副本的一致性，一个副本写入，多个副本读取。

FusionStorage还支持ReadRepair机制。Read Repair机制是指在读数据失败时，会判断错误类型，如果是磁盘扇区读取错误，可以通过从其他副本读取数据，然后重新写入该副本的方法进行恢复，从而保证数据副本总数不减少。 快速数据重建

FusionStorage内部具备强大的数据保护机制。数据存储时被分片打散到多个节点上，这些分片数据支持分布在不同的存储节点、不同的机柜之间，同时数据存储时采用多副本技术，数据会自动保存多份，每一个分片的不同副本也被分散保存到不同的存储节点上。在硬件发生故障导致数据不一致时，FusionStorage通过内部的自检机制，通过比较不同节点上的副本分片，自动发现数据故障。发现故障后启动数据修复机制，在后台修复数据。由于数据被分散到多个不同的存储节点上保存，数据修复时，在不同的节点上同时启动修复，每个节点上只需修复一小部分数据，多个节点并行工作，有效避免单个节点修复大量数据所产生的性能瓶颈，对上层业务的影响做到最小化。数据故障自动恢复流程如下图所示。 图3-10 FusionStorage数据重建流程

FusionStorage支持并行、快速故障处理和重建：

??数据分片在资源池内打散，硬盘故障后，可在资源池范围内自动并行重建。 ??数据分布上支持跨服务器或跨机柜，不会因某个服务器故障导致的数据不可

访问。

??扩容时可以自动进行负载均衡，应用无需调整即可获得更大的容量和性能。

掉电保护

系统运行过程中可能会出现服务器突然下电的情况，FusionStorage在内存中的元数据和写缓存数据会随着掉电而丢失，需要使用NVDIMM非易失内存来保存和恢复元数据和缓存数据。

部署FusionStorage软件的每一台服务器上要求配备4G NVDIMM内存条，服务器掉电时会把元数据和缓存数据写入NVDIMM的Flash中，上电后又会把Flash中的数据还原到内存中。

FusionStorage能够识别出系统中的NVDIMM内存，并把需要保护的数据按照内部规则存放在NVDIMM中中，以便提供掉电保护功能。 图3-11 FusionStorageNVDIMM内存

3.2.3 弹性扩展

FusionStorage采用的分布式集群架构，天然支持无性能损耗的弹性扩展。 DHT数据路由

FusionStorage采用DHT（Distribute Hash Table，分布式哈希表）路由数据算法。每个存储节点负责存储一小部分数据，基于DHT实现整个系统的寻址和存储。

DHT算法具有以下特点：

??均衡性(Balance)：数据能够尽可能分布到所有的节点中，这样可以使得所有

节点负载均衡。

??单调性(Monotonicity)：当有新节点加入系统中时，系统重新做数据分配，原

来的数据存储位置不需要很大的调整。

FusionStorage存储路由采用分布式哈希算法，使得存储系统具有如下特点：

??快速达到负载均衡：新加入节点只需要搬移很少部分数据分片即可达到负载

均衡。