基于阿里云的块存储介绍

Posted 2021-06-07 小东子李

块存储

1.块存储概述
块存储是阿里云为云服务器ECS提供的块设备产品，具有高性能和低时延的特点，支持随机读写。您可以像使用物理硬盘一样格式化并建立文件系统来使用块存储，满足大部分通用业务场景下的数据存储需求。

2.块存储类型
基于分布式存储架构的云盘以及基于物理机本地硬盘的本地盘产品。

3.产品性能
云盘
衡量块存储产品的性能指标主要包括IOPS、吞吐量和访问时延。部分块存储产品对容量也有要求，例如不同性能等级的ESSD云盘对应的容量范围不同。
IOPS（Input/Output Operations per Second）
IOPS指每秒能处理的I/O个数，表示块存储处理读写（输出/输入）的能力，单位为次。如果您需要部署事务密集型应用，例如数据库类应用等典型场景，需要关注IOPS性能。其中，只有挂载到I/O优化的实例时，SSD云盘才能获得期望的IOPS性能。挂载到非I/O优化的实例时，SSD云盘无法获得期望的IOPS性能。
吞吐量（Throughput）
吞吐量是指单位时间内可以成功传输的数据数量，单位为MB/s。如果您需要部署大量顺序读写的应用，例如Hadoop离线计算型业务等典型场景，需要关注吞吐量。

访问时延（Latency）
访问时延是指块存储处理一个I/O需要的时间，单位为s、ms或者μs。过高的时延会导致应用性能下降或报错。
如果您的应用对高时延比较敏感，例如数据库应用，建议您使用ESSD云盘、SSD云盘或本地SSD盘类产品。
如果您的应用偏重数据吞吐能力，对时延相对不太敏感，例如Hadoop离线计算等吞吐密集型应用，建议您使用d1或d1ne大数据型实例规格包含的SATA HDD本地盘产品。
容量（Capacity）
容量是指存储空间大小，单位为TiB、GiB、MiB或者KiB。块存储容量按照二进制单位计算，表示1024进位的数据大小，例如，1GiB=1024MiB。
容量无法衡量块存储性能，但对于存储设备而言，不同的容量能达到的性能不同。容量越大，存储设备的数据处理能力越强。相同类型块存储产品的单位容量的I/O性能均一致，但云盘性能随容量增长而线性增长，直至达到该类型块存储的单盘性能上限。ESSD云盘在不同容量范围内还能选择不同的性能等级
本地盘
存储类型

磁盘初始化顺序
创建带本地盘的ECS实例时，所有磁盘的初始化顺序遵循以下规则：
*规则一：如果指定的镜像不带有数据盘快照，则按照本地盘优先、随ECS实例创建的云盘其次的顺序排列。
*规则二：如果指定的镜像带有数据盘快照，由于制作镜像时，会同时记录数据盘设备名，优先保留镜像中的数据盘快照所对应的磁盘顺序，其余排列顺序遵循规则一。
以Linux类型镜像中包含两块数据盘快照的场景为例，为您讲解规则二的排序原理。
假设两块数据盘的原设备名分别是/dev/xvdb和/dev/xvdc：在初始化本地盘实例时，阿里云优先将/dev/xvdb和/dev/xvdc分配给镜像中指定的数据盘使用。则磁盘初始化顺序为系统盘、镜像已指定的数据盘1、镜像已指定的数据盘2、本地盘1、本地盘2、云盘1、云盘2等。如下图所示。规则二原理图1

假设两块数据盘的原设备名分别是/dev/xvdc和/dev/xvdd：在初始化本地盘实例时，阿里云优先将/dev/xvdc和/dev/xvdd分配给镜像中指定的数据盘使用。剩下的设备名位置再以本地盘优先的方式填充。则磁盘初始化顺序为系统盘、本地盘1、镜像已指定的数据盘1、镜像已指定的数据盘2、本地盘2、云盘1、云盘2等。如下图所示。规则二原理图2

4.云盘三副本技术
介绍
您对云盘的读写最终都会被映射为对阿里云数据存储平台上的文件的读写。阿里云提供了一个扁平的线性存储空间，在内部会对线性地址进行切片，一个分片称为一个Chunk（中文含义为块）。每一个Chunk，阿里云都会复制成三个副本，并将这些副本按照一定的策略存放在存储集群中的不同数据节点上，保证数据的可靠性。
对云盘上的数据而言，无论是新增、修改还是删除数据，所有用户层的读写操作都会同步到底层的三份副本上。这种三副本模式，能够保障您数据的可靠性和一致性。

三副本原理
在阿里云数据存储平台中，有三类角色，分别为Master、Chunk Server和Client。您的一个写操作最终由Client执行，执行过程简要说明如下：

（1）Client收到写操作请求，并计算出写操作对应的Chunk。
（2）Client向Master查询该Chunk的三份副本存放的数据节点（即Chunk Server）。
（3）Client根据Master返回的结果，向这三个Chunk Server发出写请求。
（4）如果三份都写成功，Client返回成功，反之则Client返回失败。
为防止由于一个Chunk Server或一个机架的故障导致数据不可用，Master会保证三份副本分布在不同机架下的不同Chunk Server上。因此，Master的分布策略中会综合考虑数据存储平台中所有Chunk Server的硬盘使用情况、交换机的分布情况、电源供电情况和节点负载情况等。
数据保护机制
当有数据节点损坏，或者某个数据节点上的部分硬盘发生故障时，集群中部分Chunk的有效副本数就会小于三。此时，Master就会发起自动同步任务，在Chunk Server之间复制数据，使集群中所有Chunk的有效副本数达到三份。

阿里云官方文档