存储技术对称式与非对称式的对比分析

 

按照元数据的管理方式,可分为对称式集群文件系统和非对称式集群文件系统。对称式每个节点的角色均等,...



按照元数据的管理方式,集群文件系统可分为对称式和非对称式。对称式集群系统中每个节点的角色均等,共同管理和维护元数据,节点间通过高速网络进行信息同步和互斥锁等操作。而非对称式集群文件系统中,有专门的一个或者多个节点负责管理元数据,其他节点需要频繁与元数据节点通信以获取最新的元数据比如目录列表、文件属性等等。
显而易见,对称式协作集群有个天生的劣势,就是看上去好看,人们都喜欢对称,但是用起来就不那么舒坦了,原因如下:

一、扩展性:

对称式架构集群系统中的节点数量不能太多,否则节点间相互的通信量将迅速激增,达到瓶颈,比如系统中有10个节点的话,每个节点可能同时在与其他9个节点通信,此时系统连接总数近似为10x10,如果100个节点,则连接总数为99x99,随着节点数量增加,信息同步复杂度呈几何级数增长,节点性能奇差。对称式架构中市场成熟度最高的Isilon,其宣称的最大集群规模为144个节点,但在实际部署中,绝大多数都拆分成10个节点左右的多个集群。

而非对称式由专用的服务器维护元数据,节点增加带来的元数据复杂度是线性的,因而集群性能能够实现线性。这也就是为什么全球top 100的集群存储系统鲜有采用对称式架构,而在top 10中,全部采用非对称式架构。
二、安全性:

对称式架构中,节点间的耦合性非常紧密,一旦某个节点出现问题,比如相应延迟,那么向其加锁就会迟迟得不到应答,影响整个集群的性能,一人犯科,株连九族。再比如一旦某个节点发飙把文件系统元数据破坏,也一样是全家遭殃,轻则丢失数据或元数据不一致,重则系统整体瘫痪。

非对称式架构中,节点间采用松耦合机制,数据节点故障可以得到很好的隔离,系统的健壮性更强。
三、后端数据交互压力对系统的影响

分布式系统由于数据分散存放在不同的节点,因而,出现磁盘故障或者节点故障时不可避免的会进行跨节点的数据重构。对称式架构中,数据路径和控制路径通常混用,当追求重构速度时,节点间的数据交互压力很大,会使控制信息拥塞,而控制信息对响应延迟要求较高,一旦有任何一条控制信息延迟,就会拖慢整个系统。有些厂商不得已采用了单独的控制链路,显而易见这要在每台设备上都单独增加硬件,不但增加系统造价而且增加了网络复杂度。

非对称式架构采用数据路径与控制路径分离的方式,任何数据节点满负载运行甚至故障均不会造成整体系统的性能波动(性能的波动仅限于故障节点)。


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