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FusionCloud 6.3.1 用户指南 (Region Type I) 10

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磁盘模式

定义
根据是否支持高级的SCSI命令来划分云硬盘的磁盘模式,分为VBD (Virtual Block Device)类型和SCSI (Small Computer System Interface)类型。
  • VBD类型:VBD类型的云硬盘只支持简单的SCSI读写命令。适用于普通的应用场景,如办公、测试等日常应用场景;或Linux常用集群场景,如RHCS。
  • SCSI类型:SCSI类型的云硬盘支持SCSI指令透传,允许弹性云服务器操作系统直接访问底层存储介质。除了简单的SCSI读写命令,SCSI类型的云硬盘还可以支持更高级的SCSI命令(如SCSI-3类型持久预留锁),适用于通过SCSI锁机制保障数据安全的集群应用场景,如Windows MSCS集群。
    说明:

    关于SCSI类型的云硬盘支持的裸金属服务器操作系统和对裸金属服务器软件的要求,更多详细信息请参见使用SCSI类型磁盘的要求

使用SCSI类型磁盘的要求

目前只支持将SCSI类型的云硬盘挂载至BMS。VBD类型的云硬盘挂载至BMS后,会默认为SCSI类型的云硬盘。

BMS的操作系统中已经预安装了使用SCSI类型云硬盘所需的驱动,无需安装。

磁盘类型

定义

磁盘类型是在创建磁盘时可供选择的类型或标签,一个磁盘类型对应一组磁盘所使用的后端存储。用户可以根据接入的不同后端存储类型划分云硬盘的磁盘类型,以便满足业务不同性能要求。

根据磁盘所使用的后端存储的性能差异,推荐的典型磁盘类型和应用场景如下:

  • 普通性能:适用于大容量、读写速率要求不高、事务性处理较少的应用场景,例如部署开发测试应用程序等。
  • 中等性能:适用于对性能要求不高,但是要求具有丰富的企业级特性场景,适用于普通数据库、应用VM、中间件VM。
  • 高性能:适用于高性能,高读写速率要求,满足高带宽吞吐能力的应用场景,例如数据仓库。
  • 超高性能:适用于对I/O性能密度要求极高,数据密集型的场景,例如NoSQL/关系型数据库。
不同磁盘类型间变更

当上层业务与所在存储的读写性能配置不匹配时,用户可以通过变更磁盘类型功能调整所在存储介质的类型来改变读写性能,以应对实例存储业务性能调整的诉求。例如:

  • 当用户对业务的快速读写能力要求较高时,可以将业务从低速存储介质上创建的磁盘迁移至高速存储介质上创建的磁盘,提升业务的读写性能。
  • 当业务性能的优先级变低时,可以将业务数据迁移至性能较低的存储介质创建的磁盘上,将高性能磁盘对应的存储资源释放出来,供给其他业务使用。

用户可以对正在使用的磁盘(即已经挂载给实例的磁盘)进行在线变更磁盘类型,也可以将已经挂载给实例的磁盘卸载后再进行变更磁盘类型。

在线变更磁盘类型能够在不中断主机业务的情况下实现实例的源云硬盘上的业务完整地迁移至目标云硬盘,并在迁移结束后使目标云硬盘完全替代源云硬盘并承载业务,而用户无感知。但是在线变更磁盘类型也会对实例的性能有一定影响。

变更磁盘类型的实现原理如图5-29所示。图中实例挂载了两个磁盘,一个用作日志盘,一个用作数据盘,这两个磁盘原本对应的磁盘类型是SLA_SAS。由于数据盘对业务性能要求提高,因此用户通过执行将源磁盘类型SLA_SAS变更到新磁盘类型SLA_SSD的操作,将业务数据无感知迁移至使用新磁盘类型创建的磁盘上。后台由后端存储设备进行业务数据的迁移,迁移完成后系统自动将新磁盘挂载至实例,业务不中断。源磁盘也会同时被删除,以便释放存储资源供其他业务使用。
图5-29 变更磁盘类型实现原理

共享盘

传统集群架构中,需要多台计算节点能够访问同一份数据,以便于某个或某些计算节点故障时,整个高可用集群对外可以持续提供业务服务,不因某个部件的故障而导致业务中断。因此重要的数据文件需要放置在共享块存储上,并通过集群文件系统对共享块存储进行统一管理,在前端多个计算节点并发进行读写访问时,保持数据在多个节点间的一致性。

共享盘专为企业级客户的核心业务高可用架构而设计,适用于Share-everything架构下对块存储设备的共享访问场景,比如政府、企业和金融行业客户常用的Oracle RAC数据库高可用架构,服务器High-availability cluster高可用架构。

定义

根据是否支持挂载至多个实例可以将云硬盘分为非共享云硬盘和共享云硬盘。一个非共享云硬盘只能挂载至一个实例,而一个共享云硬盘可以同时挂载至多个实例。

目前,共享云硬盘只适用于数据盘,不支持系统盘。

通过EVS界面,可以创建VBD类型的共享云硬盘或SCSI类型的共享云硬盘,由于BMS只支持挂载SCSI类型的磁盘,因此这里也只支持将创建的SCSI共享云硬盘挂载给裸金属服务器使用。

通过BMS界面,可以随BMS实例一起创建默认为VBD类型的共享云硬盘,并作为数据盘挂载给裸金属服务器使用。VBD类型的云硬盘挂载至BMS实例后,会默认为SCSI类型的云硬盘。

SCSI锁机制

SCSI类型的共享云硬盘支持SCSI锁。当用户部署的应用需要使用SCSI锁时,则需要创建SCSI类型的共享云硬盘。

SCSI锁是多台主机用来操作磁盘的基本机制。在一个共享存储的环境下,多台业务主机可能会同时访问同一个磁盘,如果此时多台主机在同一时间点上对这个磁盘进行写操作,那么这个磁盘将不知道哪个数据先写,哪个数据后写。因此为了防止这种情况发生而导致的数据损坏,引入了SCSI锁的概念。

通过SCSI Reservation机制来进行SCSI锁的操作,如图5-30所示,一个SCSI共享盘挂载给多个BMS后,如果其中一台BMS向SCSI共享盘发送SCSI Reservation命令后,该共享盘对于其他的BMS就处于锁定状态,此时其他BMS无法写入数据到共享盘。

图5-30 SCSI锁的实现机制
使用建议

共享云硬盘本质是将同一块云硬盘挂载给多个实例使用,类似于将一块物理硬盘挂载给多台物理服务器,每一台服务器均可以对该硬盘任意区域的数据进行读取和写入。如果这些服务器之间没有相互约定读写数据的规则,比如读写次序和读写意义,将会导致这些服务器读写数据时相互干扰或者出现其他不可预知的错误。

共享云硬盘为实例提供一种可以共享访问的随机读写块设备,但本身并不提供集群文件系统,需要您自行安装集群文件系统来管理共享云硬盘。

如果只是将共享云硬盘挂载到多个实例,但依旧使用常规文件系统来管理时,会造成磁盘空间分配冲突和数据文件不一致两个问题,具体如下:

  • 磁盘空间分配冲突

    当一个共享云硬盘挂载到多个实例,其中实例A上的进程在写文件时,会查询文件系统和可用的磁盘空间,文件写入后会修改自己的空间分配记录,但不会修改其他实例的记录。因此当实例B在尝试写入文件时,有可能会将实例A已经分配出去的磁盘空间地址再次分配出去,造成磁盘空间分配冲突。

  • 数据文件不一致

    当实例A读取数据并记录在缓存中后,实例A上另一个进程来访问同样的数据就会直接从缓存中进行读取。但如果此时实例B修改了同样的数据,而实例A并不知道,依旧从缓存中读取数据,则会造成业务数据不一致的问题。

因此正确使用共享云硬盘的方式是采用集群文件系统进行块设备的统一管理,如企业应用中常见的Oracle RAC、Windows WSFC集群、Linux RHCS集群、Veritas VCS集群和CFS集群应用等。典型Oracle RAC业务场景中推荐采用ASM进行存储卷和文件系统的统一管理。

云硬盘快照

定义

云硬盘快照(简称快照)是对云硬盘数据在某一时刻的状态记录,是一种重要的数据恢复手段。通过对云硬盘在某个时刻创建快照,使该快照独立于云硬盘的生命周期,可通过快照回滚操作将云硬盘数据恢复到快照时间点。

快照不同于备份,备份是云硬盘数据在某一时刻的副本,而快照并非是实际的磁盘数据拷贝,不是数据副本。因此,快照占用的存储空间较小,且执行速度快。但是,如果磁盘物理故障,通过快照回滚是无法恢复出正确的数据的,而备份则可以。

当前只支持通过手动方式为磁盘创建快照。

用户可以基于快照创建新的云硬盘,这样云硬盘在初始状态就具有快照中的数据,是原始云硬盘的精确副本,通过快照创建的云硬盘不需要再进行分区、格式化及创建文件系统等操作,挂载到实例后就可以正常读写快照上的所有数据。因此,快照是数据共享和迁移的重要方式。

快照具有地域属性,您只能在需要创建云硬盘的同一可用分区下使用快照创建新盘。

应用场景

快照是一种便捷高效的数据保护手段,推荐应用于以下业务场景中:

  • 日常数据备份和恢复

    利用快照定期对系统盘、数据盘上的重要业务数据进行日常备份,以应对误操作、攻击或病毒等非物理介质损坏导致的数据丢失风险。

    当云硬盘出现由于误操作、病毒以及黑客攻击等导致数据丢失或不一致的情况时,可以使用快照快速恢复到未出问题前的状态。同时,对于一些重大变更操作(例如应用软件升级、业务数据迁移等),建议在变更前对磁盘创建快照,如果变更失败则可以使用快照及时将业务进行回滚,如图5-31所示。

    图5-31 快照用于日常数据备份和恢复

    快速部署多个业务

    通过同一个快照可以快速创建出多个具有相同数据的云硬盘,从而可以同时为多种业务提供数据资源。例如数据挖掘、报表查询和开发测试等业务。这种方式既保护了原始数据,又能通过快照创建的新云硬盘快速部署其他业务,满足企业对业务数据的多元化需求,如图5-32所示。

    图5-32 通过快照部署多个业务
推荐策略

用户可以根据业务的类型,选择合适的快照策略和保留策略,以下的推荐策略供参考:

  • 核心业务:对RPO(Recovery Point Objective)要求非常高的核心业务,建议数小时备份一次,备份数据保留1天。
  • 生产业务:建议每周备份一次,并将快照数据保留1个月。
  • 归档业务:建议每个月备份一次,并将快照数据保留一年。
实现原理

快照的实现机制会根据磁盘所在的后端存储类型不同有所差异,下面分别介绍不同后端存储类型对应的快照实现原理。

  • 后端存储为OceanStor V3/V5系列

    快照是源磁盘数据在某一时间点生成的数据副本,由源磁盘、COW数据空间和快照三部分组成。快照采用了映射表和写前拷贝COW(Copy-on-Write)相结合的技术方式来实现,其实现原理如图5-33所示。

    图5-33 快照实现原理(后端存储为OceanStor V3/V5系列)
    • 创建快照前:在磁盘未进行任何快照前,数据写入动作与其他磁盘一样,对数据进行修改,会直接写入原有磁盘数据块对原有数据进行覆盖,原有数据不会被保留。
    • 创建快照:快照创建后,会生成与源磁盘一致的数据副本。此时,后端存储系统在源磁盘所在的存储池中动态划分COW数据空间并自动生成快照,快照的指针指向源磁盘数据的存储位置。
    • 源磁盘写入数据:当实例对源磁盘有数据写入请求时,后端存储系统不会立即写入新数据。后端存储系统利用写前拷贝机制先将写前拷贝数据拷贝到COW数据空间中,并修改映射表中的映射关系,然后将新数据写入源磁盘。例如图5-33中修改源磁盘中的数据A前,需要先将数据A拷贝至COW数据空间,然后修改快照指针指向COW数据空间中数据A的存储位置,最后才将数据A'写入源磁盘。
  • 后端存储为Dorado V3系列

    快照实现的核心技术为写时重定向ROW(Redirect-on-Write),具体实现原理如图5-34所示。

    图5-34 快照实现原理(后端存储为Dorado V3系列)
    • 创建快照前:在磁盘未进行任何快照前,数据写入动作与其他磁盘一样,对数据进行修改,会直接写入原有磁盘数据块对原有数据进行覆盖,原有数据不会被保留。
    • 创建快照:快照创建后,会生成与源磁盘一致的数据副本。此时,后端存储系统将源磁盘的指针复制给快照,快照的指针指向源磁盘数据的存储位置。
    • 源磁盘写入数据:快照创建后,当实例对源磁盘有数据写入请求时,存储系统利用ROW技术将新写入的数据存放在新的位置,源磁盘的指针更新,指向新数据的存放位置。快照的指针仍指向原始数据的存储位置,从而保存源磁盘在快照创建时间点的数据。例如图5-34中修改源磁盘中的数据A时,会将新数据A'写入新的位置,然后修改源磁盘的指针指向A'的存储位置。快照的指针仍指向原始数据A的存储位置。
  • 后端存储为FusionStorage

    快照数据基于分布式哈希表DHT(Distributed Hash Table)机制,具体实现原理如图5-35所示。

    图5-35 快照实现原理(后端存储为FusionStorage)
快照回滚

快照回滚是利用源磁盘在某个时间点的快照快速恢复源磁盘数据的机制。当源磁盘的数据遭到人为意外删除、破坏或病毒入侵等非物理介质损耗时,通过快照回滚可以快速将源磁盘恢复至快照时间点的数据,减少磁盘数据丢失量。快照回滚的示意图如图5-36所示。

图5-36 快照回滚

云硬盘配额

配额是一种资源管控技术,用以限制单个VDC最多可用的资源(包括资源容量空间、资源数量等),进而防止资源被个别VDC内用户过度使用,从而影响其他VDC。运营管理员在创建一级VDC时,可以设置VDC内云硬盘的配额总量(云硬盘的容量和数量),以及本级VDC的云硬盘配额。VDC管理员在创建下级VDC时,可以设置下级VDC内云硬盘的配额总量,以及本级VDC的云硬盘配额。为了便于用户理解云硬盘配额,示意如图5-37所示。

图5-37 云硬盘配额示意

图中共有三级VDC,其中:

  • 每一级VDC对应的用户,可以使用本级配额中的云硬盘资源。
  • 二级VDC的配额总量,最大是一级VDC配额总量减去一级VDC对应的本级配额。
  • 三级VDC的配额总量,最大是二级VDC配额总量减去二级VDC对应的本级配额。
说明:

实际使用中您可创建多个同级VDC,并为每个VDC分配配额。如创建多个二级VDC时,所有二级VDC的配额总量最大为一级VDC配额总量减去所有一级VDC对应的本级配额。

挂载点与设备名称映射关系

块存储设备是一种以字节或位(块)为单位移动数据的存储设备。这些设备支持随机访问和广泛使用缓存I/O。例如,包括硬盘、CD-ROM盘和闪存盘。块存储设备可以实际挂载到计算机,或者就像实际挂载到计算机一样对其进行远程访问。实例支持两种类型的块存储设备:

  • 本地磁盘,挂载在实例所在物理机(宿主机)上的本地磁盘,是一种临时块存储。
  • EVS磁盘 ,挂载在实例上的云硬盘,是一种持久化块存储。

挂载点是Linux中的磁盘文件系统的入口目录,类似于Windows中的用来访问不同分区的“C:”“D:”“E:”等盘符。每个挂载点都对应一个设备名称,用户通过指定挂载点的设备名称来挂载对应的磁盘到实例。

块存储设备映射

实例使用设备名称(例如/dev/sdb)来描述块存储设备,使用块存储设备映射来指定要挂载到实例的块存储设备。如图5-38所示显示了EVS磁盘和本地磁盘这两种块存储设备到实例的映射示例。图中Linux实例挂载了1个本地磁盘,映射到/dev/sda作为系统盘,以及2个EVS磁盘,分别映射到 /dev/sdb和/dev/sdc作为数据盘。

图5-38 实例挂载EVS磁盘映射示例
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更新时间:2019-08-15

文档编号:EDOC1100043090

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