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容器云在使用分布式存儲時，HDFS、CEPH、GFS、GPFS、Swift等分布式存儲哪種更好?

公司在進行容器云技術選型，想了解相應的分布式存儲如何匹配，HDFS、CEPH、GFS、GPFS、Swift等分布式存儲，采用哪種更好，主要場景是容器存儲應用日志、配置文件、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)文件等。

問題來自@yin986 某保險軟件架構(gòu)設計師，下文來自twt社區(qū)眾多同行實踐經(jīng)驗分享。

@Steven99 軟件架構(gòu)設計師：

日志文件隨著時間會是個很大的量，所以建議考慮統(tǒng)一的日志中心存儲處理，可以用es等，備份到hdfs。

配置文件在量上通常不是個問題，可以考慮配置中心統(tǒng)一管理，無需額外存儲。

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通常是大量的文件，可以采用傳統(tǒng)nas或分布式對象存儲，當然資金充?？梢圆少徍玫拇鎯?，存儲性能很重要，根據(jù)業(yè)務重要程度選擇不同的存儲。

@Garyy 某保險系統(tǒng)工程師：

容器存儲的持久化，對于有狀態(tài)數(shù)據(jù)的容器使用場景來說至關重要。因此，在技術選型的時候，需要明確存儲的具體需求。存儲按照數(shù)據(jù)類型來分，可以分為塊存儲，對象存儲，文件存儲。我們傳統(tǒng)的環(huán)境中，使用最多的還是塊存儲和文件存儲。隨著IT的更新?lián)Q代，現(xiàn)在對于對象存儲(非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù))的需求日益旺盛，對象存儲在對一些Key-Value型數(shù)據(jù)的存儲有著天然的優(yōu)勢，再加上其分布式，副本/糾刪碼等可以匹配傳統(tǒng)存儲的特性，日益成為溫數(shù)據(jù)/冷數(shù)據(jù)存儲的不二之選。

HDFS/CEPH/GFS/GPFS/Swift這類分布式存儲，按照存儲的類型來區(qū)分，HDFS/GPFS/GFS屬于文件存儲，CEPH屬于統(tǒng)一存儲--即塊/對象/文件統(tǒng)一體，Swift屬于對象存儲-目前屬于OpenStack下面的一個子項目。

1)HDFS

Hadoop分布式文件系統(tǒng)(HDFS)被設計成適合運行在通用硬件(commodity hardware)上的分布式文件系統(tǒng)。它和現(xiàn)有的分布式文件系統(tǒng)有很多共同點。但同時，它和其他的分布式文件系統(tǒng)的區(qū)別也是很明顯的。HDFS是一個高度容錯性的系統(tǒng)，適合部署在廉價的機器上。HDFS能提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問，非常適合大規(guī)模數(shù)據(jù)集上的應用。HDFS放寬了一部分POSIX約束，來實現(xiàn)流式讀取文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的目的。

HDFS有著高容錯性(fault-tolerant)的特點，并且設計用來部署在低廉的(low-cost)硬件上。而且它提供高吞吐量(high throughput)來訪問應用程序的數(shù)據(jù)，適合那些有著超大數(shù)據(jù)集(large data set)的應用程序。HDFS放寬了(relax)POSIX的要求(requirements)這樣可以實現(xiàn)流的形式訪問(streaming access)文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。

2)GFS

GFS是一個可擴展的分布式文件系統(tǒng)，用于大型的、分布式的、對大量數(shù)據(jù)進行訪問的應用。它運行于廉價的普通硬件上，并提供容錯功能。它可以給大量的用戶提供總體性能較高的服務。

3)GPFS

GPFS(General Parallel File System ,GPFS) 是 IBM 公司第一個共享文件系統(tǒng)，起源于 IBM SP 系統(tǒng)上使用的虛擬共享磁盤技術( VSD )。作為這項技術的核心， GPFS 是一個并行的磁盤文件系統(tǒng)，它保證在資源組內(nèi)的 所有節(jié)點可以并行訪問整個文件系統(tǒng);而且針對此文件系統(tǒng)的服務操作，可以同時安全地在 使用此文件系統(tǒng)的多個節(jié)點上實現(xiàn)。GPFS 允許客戶共享文件，而這些文件可能分布在不同節(jié)點的不同硬盤上;它提供了許多標準的 UNIX 文件系統(tǒng)接口，允許應用不需修改或者重新編輯就可以在其上運行。

4)CEPH

Ceph是一個可靠地、自動重均衡、自動恢復的分布式存儲系統(tǒng)，根據(jù)場景劃分可以將Ceph分為三大塊，分別是對象存儲、塊設備存儲和文件系統(tǒng)服務。在虛擬化領域里，比較常用到的是Ceph的塊設備存儲，比如在OpenStack項目里，Ceph的塊設備存儲可以對接OpenStack的cinder后端存儲、Glance的鏡像存儲和虛擬機的數(shù)據(jù)存儲，比較直觀的是Ceph集群可以提供一個raw格式的塊存儲來作為虛擬機實例的硬盤。

Ceph相比其它存儲的優(yōu)勢點在于它不單單是存儲，同時還充分利用了存儲節(jié)點上的計算能力，在存儲每一個數(shù)據(jù)時，都會通過計算得出該數(shù)據(jù)存儲的位置，盡量將數(shù)據(jù)分布均衡，同時由于Ceph的良好設計，采用了CRUSH算法、HASH環(huán)等方法，使得它不存在傳統(tǒng)的單點故障的問題，且隨著規(guī)模的擴大性能并不會受到影響。

5)Swift

Swift 最初是由 Rackspace 公司開發(fā)的高可用分布式對象存儲服務，并于 2010 年貢獻給 OpenStack 開源社區(qū)作為其最初的核心子項目之一，為其 Nova 子項目提供虛機鏡像存儲服務。Swift 構(gòu)筑在比較便宜的標準硬件存儲基礎設施之上，無需采用 RAID(磁盤冗余陣列)，通過在軟件層面引入一致性散列技術和數(shù)據(jù)冗余性，犧牲一定程度的數(shù)據(jù)一致性來達到高可用性和可伸縮性，支持多租戶模式、容器和對象讀寫操作，適合解決互聯(lián)網(wǎng)的應用場景下非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲問題。

@fanyqing 某銀行 高級工程師：

1)Ceph的特點

Ceph支持對象存儲、塊存儲和文件存儲服務，故稱為統(tǒng)一存儲。

采用CRUSH算法，數(shù)據(jù)分布均衡，并行度高，不需要維護固定的元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)具有強一致，確保所有副本寫入完成才返回確認，適合讀多寫少場景。

去中心化，MDS之間地位相同，無固定的中心節(jié)點。

Ceph存在一些缺點：

去中心化的分布式解決方案，需要提前做好規(guī)劃設計，對技術團隊的要求能力比較高。

Ceph擴容時，由于其數(shù)據(jù)分布均衡的特性，會導致整個存儲系統(tǒng)性能的下降。

2)GFS特點

適合大文件場景的應用，特別是針對GB級別的大文件，適用于數(shù)據(jù)訪問延時不敏感的搜索類業(yè)務。

中心化架構(gòu)，只有1個master處于active狀態(tài)。

緩存和預取，通過在client端緩存元數(shù)據(jù)，盡量減少與master的交互，通過文件的預讀取來提升并發(fā)性能。

高可靠性，master需要持久化的數(shù)據(jù)會通過操作日志與checkpoint的方式存放多份，故障后master會自動切換重啟。

3)HDFS的特點(vs GFS)

分塊更大，每個數(shù)據(jù)塊默認128MB;

不支持并發(fā)，同一時刻只允許一個寫入者或追加者;

過程一致性,寫入數(shù)據(jù)的傳輸順序與最終寫入順序一致;

Master HA，2.X版本支持兩個NameNode，(分別處于Active和Standby狀態(tài))，故障切換時間一般幾十秒到數(shù)分鐘。

HDFS適合的應用場景：

適用于大文件、大數(shù)據(jù)處理，處理數(shù)據(jù)達到 GB、TB、甚至PB級別的數(shù)據(jù)。

適合流式文件訪問，一次寫入，多次讀取。

文件一旦寫入不能修改，只能追加。

HDFS不適合的場景：

低延時數(shù)據(jù)訪問。

小文件存儲。

并發(fā)寫入、文件隨機修改。

4)Swift特點

原生的對象存儲，不支持實時的文件讀寫、編輯功能。

完全對稱架構(gòu)，無主節(jié)點，無單點故障，易于大規(guī)模擴展，性能容量線性增長。

數(shù)據(jù)實現(xiàn)最終一致性，不需要所有副本寫入即可返回，讀取數(shù)據(jù)時需要進行數(shù)據(jù)副本的校驗。

是OpenStack的子項目之一，適合云環(huán)境的部署。

Swift的對象存儲與Ceph提供的對象存儲區(qū)別：客戶端在訪問對象存儲系統(tǒng)服務時，Swift要求客戶端必須訪問Swift網(wǎng)關才能獲得數(shù)據(jù)。而Ceph可以在每個存儲節(jié)點上的OSD(對象存儲設備)獲取數(shù)據(jù)信息; 在數(shù)據(jù)一致性方面，Swift的數(shù)據(jù)是最終一致，而Ceph是始終跨集群強一致性)

5)Lustre特點

支持數(shù)萬個客戶端系統(tǒng)，支持PB級存儲容量，單個文件最大支持320TB容量。

支持RDMA網(wǎng)絡，大文件讀寫分片優(yōu)化，多個OSS能獲得更高的聚合帶寬。

缺少副本機制，存在單點故障。如果一個客戶端或節(jié)點發(fā)生故障，存儲在該節(jié)點上的數(shù)據(jù)在重新啟動前將不可訪問。

適用高性能計算HPC領域，適用于大文件連續(xù)讀寫。

幾種主流分布式存儲技術的特點比較如下：