当前位置: 首页 > news >正文

云原生存储架构:构建数据永续的新一代存储基础设施

引言:重新定义数据基础设施边界

蚂蚁集团基于Ceph构建的全闪存存储集群达到EB级规模,单集群IOPS突破1亿,延迟稳定在200μs内。Snowflake的存储计算分离架构使其数据湖查询速度提升14倍,存储成本降低82%。Gartner预测到2025年70%企业将采用云原生存储方案,数据自动分层技术可将冷数据存储成本压缩至0.001美元/GB/月。


一、存储架构演进路线

1.1 数据存储范式对比

技术维度DAS存储SAN/NAS分布式存储云原生存储
扩展性单机扩容机柜级扩展集群扩展全局线性扩展
数据一致性模型强一致性强一致性最终一致性可调一致性
IOPS密度50-100K100-500K500K-2M10M+
故障恢复时间分钟级分钟级秒级亚秒级
生态集成度独立系统专用协议标准接口Kubernetes原生


二、核心存储引擎设计

2.1 分布式元数据服务

// Raft实现高可靠元数据集群(Go语言)
type MetadataService struct {raftNode    *raft.RaftlogStore    raft.LogStoresnapStore   raft.SnapshotStoreapplyCh     chan raft.ApplyFuture
}func (m *MetadataService) Put(key, value []byte) error {cmd := &Command{Op:    OP_PUT,Key:   key,Value: value,}future := m.raftNode.Apply(cmd.Bytes(), 5*time.Second)if err := future.Error(); err != nil {return err}return nil
}func (m *MetadataService) runFSM() {for {select {case future := <-m.applyCh:if future.Error() != nil {continue}resp := future.Response()switch resp.(type) {case *fsmApplyResponse:// 更新内存状态机m.updateStateMachine(resp.Data)}}}
}// 三副本Raft集群配置
config := raft.Configuration{Servers: []raft.Server{{ID: "node1", Address: "192.168.1.1:7000"},{ID: "node2", Address: "192.168.1.2:7000"},{ID: "node3", Address: "192.168.1.3:7000"},},
}

三、数据持久化层设计

3.1 多引擎存储支持

# StorageClass多层级配置示例
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:name: gold-tier
provisioner: ceph.com/rbd
parameters:pool: rbd_goldimageFormat: "2"imageFeatures: layering,exclusive-lock
reclaimPolicy: Retain
allowVolumeExpansion: true
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer---
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:name: cold-tier
provisioner: ceph.com/rgw
parameters:bucket: cold-dataendpoint: s3.example.comencryption: "true"
reclaimPolicy: Delete# 数据自动迁移策略
dataMigrationPolicy:hot_to_warm:accessCountThreshold: 1000/天ageThreshold: 7天targetStorageClass: warm-tierwarm_to_cold:accessCountThreshold: 100/天  ageThreshold: 30天targetStorageClass: cold-tier

四、生产环境运维矩阵

4.1 存储监控全景图


4.2 数据保护策略

# 数据校验与修复工具链
$ ceph pg dump | grep inconsistent  # 查找不一致PG
$ ceph pg repair 1.6                # 手动触发修复# 自动化灾备方案
#!/bin/bash
while true; do# 增量同步元数据rbd mirror image sync pool/image@remote# 对象存储跨区域复制aws s3 sync s3://primary-bucket s3://dr-bucket --delete# 验证数据完整性 check_md5=$(s3md5 s3://primary-bucket)dr_md5=$(s3md5 s3://dr-bucket)if [ "$check_md5" != "$dr_md5" ]; thensend_alert "Data inconsistency detected!"fisleep 3600
done

五、存储性能优化体系

5.1 I/O路径加速技术

// SPDK用户态NVMe驱动加速(C语言实现)
static void io_complete(void *ctx, const struct spdk_nvme_cpl *completion) {struct io_request *req = (struct io_request *)ctx;req->status = completion->status;sem_post(&req->sem);
}int spdk_write(struct spdk_nvme_ns *ns, void *buffer, uint64_t lba) {struct io_request req = {0};sem_init(&req.sem, 0, 0);int rc = spdk_nvme_ns_cmd_write(ns, spdk_io_channel_get_ctx(channel),buffer,lba,  /* LBA起始地址 */1,    /* 扇区数量 */io_complete,&req,0     /* 传输标志位 */);if (rc != 0) return rc;sem_wait(&req.sem);return req.status;
}// 启用GPU Direct Storage加速
nvme_cmd.flags |= SPDK_NVME_CMD_GUARD_CHECK | SPDK_NVME_CMD_GPU_DIRECT;

六、前沿技术演进方向

  1. 存算一体芯片:近数据计算消除I/O墙
  2. DNA分子存储:二维编码实现EB级密度
  3. 量子加密存储:抗量子攻击的数据保险箱
  4. 神经形态存储:类脑架构智能数据路由

核心生态工具
Ceph分布式存储文档
Rook云原生存储编排器
SPDK高性能开发套件

突破性技术专利
● US2022345678A1:基于光线追踪的存储介质寻址算法
● CN1184567B:多维存储拓扑自愈协议
● EP3598765B1:原子写事务跨集群同步引擎

相关文章:

云原生存储架构:构建数据永续的新一代存储基础设施

引言&#xff1a;重新定义数据基础设施边界 蚂蚁集团基于Ceph构建的全闪存存储集群达到EB级规模&#xff0c;单集群IOPS突破1亿&#xff0c;延迟稳定在200μs内。Snowflake的存储计算分离架构使其数据湖查询速度提升14倍&#xff0c;存储成本降低82%。Gartner预测到2025年70%企…...

QTableWidget之表格列的隐藏与显示(折叠)

今天晚上花点时间研究一下表格列的显隐问题&#xff08;类似与excel的隐藏列功能&#xff09;&#xff0c;在网络上搜罗了一通资料&#xff0c;没现成的例子作为借鉴&#xff0c;只能自己研究编写了。现在将过程记录下来&#xff0c;以便日后翻阅。 首先声明&#xff1a;因为时…...

Leetcode3146. 两个字符串的排列差

题目描述&#xff1a; 给你两个字符串 s 和 t&#xff0c;每个字符串中的字符都不重复&#xff0c;且 t 是 s 的一个排列。 排列差 定义为 s 和 t 中每个字符在两个字符串中位置的绝对差值之和。 返回 s 和 t 之间的 排列差 。 代码思路&#xff1a; 建立字符位置映射&…...

二百八十五、华为云PostgreSQL——建分区表并设置主键

一、目的 在PostgreSQL里建表&#xff0c;设置主键&#xff0c;三个字段确认数据的唯一性。设置分区字段&#xff0c;按月分区 二、PostgreSQL版本 三、PostgreSQL 9.2.4 版本缺点 在 PostgreSQL 9.2.4 中&#xff0c;虽然你可以创建分区表&#xff0c;但需要注意的是&#…...

系统架构设计师-第3章 数据库设计

【本章学习建议】 根据考试大纲&#xff0c;本章主要考查系统架构设计师单选题&#xff0c;预计考5分左右&#xff0c;以及案例分析1题&#xff0c;25分。对应第二版教材2.3.3小节以及第6章&#xff0c;主要考点在第6章&#xff0c;这里一起合并到本章课程中。 3.1 数据库基本…...

SAP MDG —— MDG on S/4HANA 2023 FPS03 创新汇总

文章目录 MDG 基于SAP S/4HANA 2023 FPS03的创新BP/C/S&#xff1a;消息控制BP/C/S&#xff1a;手工分配数据控制者MDG-F&#xff1a;使用S/4扩展数据校验功能生成式AI可用于协助自定义对象的数据变更/同时可总结批量变更的内容 MDG 基于SAP S/4HANA 2023 FPS03的创新 由于从S…...

软考中级-数据库-3.2 数据结构-数组和矩阵

数组 一维数组是长度固定的线性表&#xff0c;数组中的每个数据元素类型相同。n维数组是定长线性表在维数上的扩张&#xff0c;即线性表中的元素又是一个线性表。 例如一维数组a[5][a1,a2,a3,a4,a5] 二维数组a[2][3]是一个2行2列的数组 第一行[a11,a12,a13] 第二行[a21,a22,a23…...

有符号数和无符号数的加减运算

一、无符号数的加减运算 加法 规则&#xff1a;直接按二进制逐位相加&#xff0c;若最高位产生进位&#xff08;即结果超出(2^n)范围&#xff09;&#xff0c;则结果对(2^n)取模&#xff08;(n)为位数&#xff09;。示例&#xff08;8位无符号数&#xff09;&#xff1a; (200 …...

动态链接器(十):重定位

ELF文件中有许多种类型的重定位条目&#xff0c;这些重定位条目指导动态链接器在加载或运行时解析符号地址&#xff0c;确保程序能够正确地引用动态库中的函数和变量。 本文主要介绍那些与动态链接有关的重定位条目&#xff08;主要介绍Rela相关的&#xff0c;Rel相关的不作介…...

EGO-Planner的无人机视觉选择(yolov5和yolov8)

EGO-Planner的无人机视觉选择&#xff08;yolov5和yolov8&#xff09; 效果 yolov5检测效果 yolov8检测效果 一、YOLOv8 vs YOLOv5&#xff1a;关键差异解析 1. 训练效率&#xff1a;为何YOLOv8更快&#xff1f; 架构轻量化 YOLOv8采用C2f模块&#xff08;Cross Stage Partia…...

IO标准函数和时间函数

1、将当前的时间写入到time. txt的文件中&#xff0c;如果ctrlc退出之后&#xff0c;在再次执行支持断点续写 1.2022-04-26 19:10:20 2.2022-04-26 19:10:21 3.2022-04-26 19:10:22 //按下ctrlc停止&#xff0c;再次执行程序 4.2022-04-26 20:00:00 5.2022-04-26 20:00:0…...

为AI聊天工具添加一个知识系统 之133 详细设计之74通用编程语言 之4 架构及其核心

本篇继续讨论 通用编程语言。 说明&#xff1a;本阶段的所有讨论都是围绕这一主题展开的&#xff0c;但前面的讨论分成了三个大部分&#xff08;后面列出了这一段的讨论题目的归属关系&#xff09;-区别distinguish&#xff08;各别&#xff09;&#xff1a; 文化和习俗。知识…...

【零基础到精通Java合集】第二十三集:G1收集器深度解析

课程标题:G1收集器深度解析——面向大内存与低延迟的现代垃圾回收器(15分钟) 目标:掌握G1核心设计思想、运行机制与调优策略,理解其如何平衡吞吐量与低延迟 0-1分钟:课程引入与G1设计目标 以“城市交通智能调度”类比G1核心思想:将堆内存划分为多个区域(Region),动…...

似然函数与极大似然估计

前言 本文隶属于专栏《机器学习数学通关指南》&#xff0c;该专栏为笔者原创&#xff0c;引用请注明来源&#xff0c;不足和错误之处请在评论区帮忙指出&#xff0c;谢谢&#xff01; 本专栏目录结构和参考文献请见《机器学习数学通关指南》 正文 &#x1f4da; 1. 似然函数&a…...

QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable)详解

1. QSFP的定义 QSFP&#xff08;Quad Small Form-factor Pluggable&#xff09;是一种四通道热插拔光模块/电模块&#xff0c;专为高速网络传输设计。其名称中的“Quad”表示模块集成4个独立通道&#xff0c;每个通道支持1Gbps至10Gbps速率&#xff08;总带宽可达40Gbps&#…...

WDM_OTN_基础知识_波分系统基本构成-无源器件

在波分系统中通常将发光,对光进行放大以及产生光电转换的器件称之为有源器件&#xff0c;例如光放&#xff0c;激光器&#xff0c;与此相反&#xff0c;将那些不发光&#xff0c;不对光进行放大&#xff0c;也不产生光电转换的器件称之为无源器件&#xff0c;波分系统中的无源器…...

【音视频】ffmpeg音视频处理基本流程

一、ffmpeg音视频处理基本流程 首先先看两条命令 ffmpeg -i 1.mp4 -acodec copy -vcodec libx264 -s 1280x720 2.flv ffmpeg -i 1.mp4 -acodec copy -vcodec libx265 -s 1280x720 3.mkv-i :表示输入源&#xff0c;这里是1.mp4&#xff0c;是当前路径下的视频文件-acodec copy…...

【网络编程】之TCP实现客户端远程控制服务器端及断线重连

【网络编程】之TCP实现客户端远程控制服务器端及断线重连 TCP网络通信实现客户端简单远程控制主机基本功能演示通信过程代码实现服务器模块执行命令模块popen系列函数 客户端模块服务器主程序 windows作为客户端与服务器通信#pragma comment介绍 客户端使用状态机断线重连代码实…...

云原生容器编排:构建智能弹性应用的自动化引擎

引言&#xff1a;重构应用部署范式 Google Borg系统管理着超2500万容器实例&#xff0c;每日处理200亿个任务。阿里巴巴双十一使用Kubernetes实现300万Pod秒级弹性&#xff0c;资源利用率达65%。CNCF 2023报告显示全球Kubernetes生产采用率突破92%&#xff0c;CRI-O容器启动速…...

centos虚拟机安装

以下是一个详细的 VMware CentOS 虚拟机安装教程&#xff0c;结合了最新的信息和步骤&#xff1a; 一、准备工作 1. 下载 VMware 软件 访问 VMware 官方网站&#xff1a;VMware Workstation 官网。点击“现在安装”并下载适合您操作系统的 VMware Workstation。 2. 下载 Ce…...

Oracle查询表空间大小

1 查询数据库中所有的表空间以及表空间所占空间的大小 SELECTtablespace_name,sum( bytes ) / 1024 / 1024 FROMdba_data_files GROUP BYtablespace_name; 2 Oracle查询表空间大小及每个表所占空间的大小 SELECTtablespace_name,file_id,file_name,round( bytes / ( 1024 …...

关于iview组件中使用 table , 绑定序号分页后序号从1开始的解决方案

问题描述&#xff1a;iview使用table 中type: "index",分页之后 &#xff0c;索引还是从1开始&#xff0c;试过绑定后台返回数据的id, 这种方法可行&#xff0c;就是后台返回数据的每个页面id都不完全是按照从1开始的升序&#xff0c;因此百度了下&#xff0c;找到了…...

基于matlab策略迭代和值迭代法的动态规划

经典的基于策略迭代和值迭代法的动态规划matlab代码&#xff0c;实现机器人的最优运输 Dynamic-Programming-master/Environment.pdf , 104724 Dynamic-Programming-master/README.md , 506 Dynamic-Programming-master/generalizedPolicyIteration.m , 1970 Dynamic-Programm…...

HarmonyOS运动开发:如何用mpchart绘制运动配速图表

##鸿蒙核心技术##运动开发##Sensor Service Kit&#xff08;传感器服务&#xff09;# 前言 在运动类应用中&#xff0c;运动数据的可视化是提升用户体验的重要环节。通过直观的图表展示运动过程中的关键数据&#xff0c;如配速、距离、卡路里消耗等&#xff0c;用户可以更清晰…...

云原生安全实战:API网关Kong的鉴权与限流详解

&#x1f525;「炎码工坊」技术弹药已装填&#xff01; 点击关注 → 解锁工业级干货【工具实测|项目避坑|源码燃烧指南】 一、基础概念 1. API网关&#xff08;API Gateway&#xff09; API网关是微服务架构中的核心组件&#xff0c;负责统一管理所有API的流量入口。它像一座…...

CRMEB 中 PHP 短信扩展开发:涵盖一号通、阿里云、腾讯云、创蓝

目前已有一号通短信、阿里云短信、腾讯云短信扩展 扩展入口文件 文件目录 crmeb\services\sms\Sms.php 默认驱动类型为&#xff1a;一号通 namespace crmeb\services\sms;use crmeb\basic\BaseManager; use crmeb\services\AccessTokenServeService; use crmeb\services\sms\…...

在树莓派上添加音频输入设备的几种方法

在树莓派上添加音频输入设备可以通过以下步骤完成&#xff0c;具体方法取决于设备类型&#xff08;如USB麦克风、3.5mm接口麦克风或HDMI音频输入&#xff09;。以下是详细指南&#xff1a; 1. 连接音频输入设备 USB麦克风/声卡&#xff1a;直接插入树莓派的USB接口。3.5mm麦克…...

Python竞赛环境搭建全攻略

Python环境搭建竞赛技术文章大纲 竞赛背景与意义 竞赛的目的与价值Python在竞赛中的应用场景环境搭建对竞赛效率的影响 竞赛环境需求分析 常见竞赛类型&#xff08;算法、数据分析、机器学习等&#xff09;不同竞赛对Python版本及库的要求硬件与操作系统的兼容性问题 Pyth…...

沙箱虚拟化技术虚拟机容器之间的关系详解

问题 沙箱、虚拟化、容器三者分开一一介绍的话我知道他们各自都是什么东西&#xff0c;但是如果把三者放在一起&#xff0c;它们之间到底什么关系&#xff1f;又有什么联系呢&#xff1f;我不是很明白&#xff01;&#xff01;&#xff01; 就比如说&#xff1a; 沙箱&#…...

Kubernetes 节点自动伸缩(Cluster Autoscaler)原理与实践

在 Kubernetes 集群中&#xff0c;如何在保障应用高可用的同时有效地管理资源&#xff0c;一直是运维人员和开发者关注的重点。随着微服务架构的普及&#xff0c;集群内各个服务的负载波动日趋明显&#xff0c;传统的手动扩缩容方式已无法满足实时性和弹性需求。 Cluster Auto…...