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阿里云 CPFS(Cloud Parallel File System)在超大规模集群中具备多方面优势,可有效避免访问冲突,以下是具体介绍:
架构设计层面
- 分布式并行架构 :CPFS 采用分布式并行架构,将数据分散存储在集群中的多个数据节点上,多个客户端可以同时访问这些数据节点,从而实现并行读写操作。这种架构使得存储资源得到充分利用,提高了整体的存储性能和效率,降低了访问冲突的概率。
- 元数据管理优化 :CPFS 的元数据管理经过精心设计和优化,支持全对称的元数据服务器架构,单文件系统支持 100 亿文件,10 万以上元数据 OPS 能力。高效的元数据管理能够快速响应客户端的访问请求,减少因元数据查找和操作而导致的延迟和冲突。
技术特点层面
- 条带化存储技术 :CPFS 可将数据条带化后均匀分布在整个存储集群上,允许 client 并行访问,吞吐和 IOPS 随存储节点的数量实现线性增长,整个存储集群对外提供超高的聚合带宽和 IOPS,从而降低数据热点和访问冲突的可能性。
- 负载均衡机制 :CPFS 具有会话的负载均衡机制,能够根据存储层的路由建议和信息,将计算侧的会话建立请求均衡地分配到各个存储节点上,避免某些存储节点过载而成为性能瓶颈和冲突点。
- 请求分发优化 :计算侧能够感知存储侧的数据分布信息,从而找到最优的存储节点进行数据访问。例如在读场景中,计算侧可以直接访问数据所在的存储节点,减少网络跳数和延迟,同时避免存储侧因请求转发而产生额外的网络带宽开销和访问冲突。
数据管理层面
- 多副本与纠删码模式 :CPFS 支持多副本和纠删码模式,如 2 副本模式可容忍单节点故障,(8+3p)纠删码模式在节省存储成本的同时,实现跨区域容灾。这种数据冗余机制不仅提高了数据的可靠性,还能够在部分节点出现故障或数据损坏时,通过从其他副本或纠删码计算恢复数据,减少因数据损坏而导致的访问冲突。
- 数据流动技术 :CPFS 通过数据流动技术实现 OSS 与本地存储的协同。用户可通过手动或自动 Lazy-Load 机制,将 OSS 中的冷数据按需加载至 CPFS,既保持低成本存储优势,又获得高性能访问体验。合理管理冷热数据的流动和分布,可避免冷数据频繁访问对高性能存储资源的占用,减少访问冲突。
安全与性能保障层面
- 权限管理与隔离机制 :CPFS 支持细粒度的 ACL(访问控制列表),可以精确地控制不同用户和应用程序对文件和目录的访问权限,从而避免非法访问和数据篡改,减少因权限问题导致的访问冲突。
- 高性能网络协议 :CPFS 采用自研的高性能 RoCE RDMA 网络协议和虚拟存储通道技术,配合 100G/200G InfiniBand 网络接入,大大提高了数据传输的速度和效率,降低了网络延迟,使得客户端能够快速地读写数据,减少了因网络延迟和拥塞而导致的访问冲突。