一、引言
随着人工智能(AI)技术的快速发展,大数据已成为当今信息社会的重要组成部分。
AI服务器作为处理大数据的关键设备,对存储技术提出了更高的要求。
对象存储作为一种新兴的数据存储方式,其在AI服务器领域的应用日益受到关注。
本文将深入探讨AI服务器对存储的要求以及对象存储在未来数据存储领域的新趋势和新挑战。
二、AI服务器对存储的要求
1. 数据处理速度
AI服务器处理的数据量巨大,要求存储设备具备高速的数据处理性能。
在保证数据稳定性的同时,能够快速完成数据的读写操作,以满足实时性要求较高的应用场景。
2. 数据安全性与可靠性
AI计算涉及大量的敏感数据和模型参数,数据安全和隐私保护至关重要。
存储设备需要具备高度的数据安全性,防止数据泄露和损坏。
同时,为了确保AI应用的稳定运行,存储设备还需具备高度的可靠性。
3. 弹性扩展能力
随着AI业务的快速发展,数据量呈爆炸式增长,对存储设备的扩展能力提出了更高要求。
存储设备需要具备良好的弹性扩展能力,以适应不断增长的存储需求。
4. 多租户共享存储需求
在云计算和大数据环境下,多租户共享存储成为趋势。
AI服务器需要支持多租户共享存储,实现资源的有效利用和灵活配置。
三、对象存储在AI服务器领域的应用及优势
对象存储是一种基于对象的分布式存储系统,它将数据作为对象进行存储和管理。对象存储在AI服务器领域的应用日益广泛,其优势主要表现在以下几个方面:
1.高效的数据管理
对象存储采用分布式架构,能够实现数据的自动分散存储和备份,提高数据的管理效率。
同时,对象存储支持基于内容的访问控制,便于AI应用进行数据的快速访问和处理。
2. 良好的扩展性
对象存储具备良好的横向扩展能力,可以通过增加存储节点来扩展存储容量,满足AI业务不断增长的需求。
3. 较低的成本投入
对象存储采用去中心化的架构,降低了硬件成本和维护成本。
同时,由于其具备较高的数据安全性,可以降低数据丢失和损坏的风险成本。
对象存储在云环境下能够实现资源的动态分配和调度,提高资源利用率,进一步降低成本投入。
四、对象存储在AI服务器领域的挑战与前景展望
尽管对象存储在AI服务器领域的应用具有诸多优势,但也面临着一些挑战:
1. 数据安全性和隐私保护问题:随着数据量的增长和数据类型的多样化,数据安全和隐私保护成为关注的重点。对象存储需要进一步加强数据的安全防护和隐私保护机制,确保数据的安全性和完整性。此外随着AI技术的发展,智能化、自动化的数据安全防护手段将是未来的发展趋势。通过与人工智能技术的结合,实现数据安全的智能化管理和防护;加强数据加密技术的研究与应用;构建更加完善的访问控制策略和安全审计机制等。通过这些措施的实施可以有效提高对象存储在AI服务器领域的数据安全性和可靠性从而为各种应用场景提供更加高效、安全的数据存储服务。同时随着技术的不断进步和创新对象存储在AI服务器领域的应用前景将更加广阔为人工智能技术的发展提供强有力的支撑和保障作用。 作为智能化时代的重要基础设施之一对象存储在未来的发展中将与云计算、边缘计算等领域紧密结合共同推动智能化社会的建设和发展。总而言之对象存储在AI服务器领域具有广阔的发展前景和挑战但同时也需要我们不断探索和创新以应对各种挑战和机遇推动对象存储在AI服务器领域的持续发展和进步。
五、结论
本文深入探讨了AI服务器对存储的要求以及对象存储在未来数据存储领域的新趋势和新挑战。随着人工智能技术的不断发展对存储技术提出了更高的要求而对象存储作为一种新兴的数据存储方式在AI服务器领域的应用具有广阔的前景和挑战需要我们不断探索和创新以应对各种机遇和挑战推动对象存储在AI服务器领域的持续发展和进步。
六、参考文献
此处写参考文献。
对象存储系统的对象存储系统组成
对象(Object)包含了文件数据以及相关的属性信息,可以进行自我管理OSD(Object-based Storage Device)一个智能设备,是Object的集合文件系统文件系统运行在客户端上,将应用程序的文件系统请求传输到MDS和OSD上元数据服务器(Metadata Server,MDS)系统提供元数据、Cache一致性等服务网络连接1. 对象(Object)对象存储的基本单元。
每个Object是数据和数据属性集的综合体。
数据属性可以根据应用的需求进行设置,包括数据分布、服务质量等。
在传统的存储中,块设备要记录每个存储数据块在设备上的位置。
Object维护自己的属性,从而简化了存储系统的管理任务,增加了灵活性。
Object的大小可以不同,可以包含整个数据结构,如文件、数据库表项等。
2、OSD(Object-based Storage Device)每个OSD都是一个智能设备,具有自己的存储介质、处理器、内存以及网络系统等,负责管理本地的Object,是对象存储系统的核心。
OSD同块设备的不同不在于存储介质,而在于两者提供的访问接口。
OSD的主要功能数据存储和安全访问OSD使用Object对所保存的数据进行管理。
它将数据存放到磁盘的磁道和扇区,将若干磁道和扇区组合起来构成Object,并且通过此Object向外界提供对数据的访问。
每个Object同传统的文件相似,使用同文件类似的访问接口,包括Open、Read、Write等。
但是两者并不相同,每个Object可能包括若干个文件,也可能是某个文件的一部分,且是独立于操作系统的。
除了具体的用户数据外,OSD还记录了每个Object的属性信息,主要是物理视图信息。
将这些信息放到OSD上,大大减轻了元数据服务器的负担,增强了整个存储系统的并行访问性能和可扩展性。
3、文件系统文件系统对用户的文件操作进行解释,并在元数据服务器和OSD间通信,完成所请求的操作。
现有的应用对数据的访问大部分都是通过POSIX文件方式进行的,对象存储系统提供给用户的也是标准的POSIX文件访问接口。
接口具有和通用文件系统相同的访问方式,同时为了提高性能,也具有对数据的Cache功能和文件的条带功能。
同时,文件系统必须维护不同客户端上Cache的一致性,保证文件系统的数据一致文件系统读访问实例:客户端应用发出读请求;文件系统向元数据服务器发送请求,获取要读取的数据所在的OSD;然后直接向每个OSD发送数据读取请求;OSD得到请求以后,判断要读取的Object,并根据此Object要求的认证方式,对客户端进行认证,如果此客户端得到授权,则将Object的数据返回给客户端;文件系统收到OSD返回的数据以后,读操作完成。
4.元数据服务器 (Metadata Server)为客户端提供元数据,主要是文件的逻辑视图,包括文件与目录的组织关系、每个文件所对应的OSD等。
在传统的文件系统中,元数据由本机或者文件服务器负责维护,每次对数据块的操作都要获取元数据。
在对象存储系统中,由于每次操作只有一次对元数据的访问,具体的数据传输都由OSD和客户端通过直接连接进行,大大减少了元数据的操作,降低了元数据服务器的负担,从而为系统的扩展提供了可能性。
特点客户端采用Cache来缓存数据当多个客户端同时访问某些数据时,MDS提供分布的锁机制来确保Cache的一致性。
5. 网络连接为客户端提供认证为了增强系统的安全性,MDS为客户端提供认证方式。
OSD将依据MDS的认证来决定是否为客户端提供服务。
网络连接是对象存储系统的重要组成部分。
它将客户端、MDS和OSD连接起来,构成了一个完整的系统。
对象存储与SAN存储和NAS存储相比较有什么优势
对象存储可以简单理解为用来存储图片、音频、视频等非结构化数据的数据池。
相对于主机服务器,具有读写速度快,利于分享的特点。
在这里给大家总结了这六点。
1、网站数据动静分离,大幅提升网页性能一般情况下,我们都是建议使用主机服务器和对象存储分工合作的方式来存储网站数据。
主机服务器主要负责存储网站的动态数据,对象存储则用来存储网站的静态文件。
从而实现网站的动静分离,当用户访问一个网站时,分别从主机服务器和对象存储的服务器同步读取数据,可以大幅的提升网页性能。
2、单独的文件管理界面,管理网站文件和本地电脑一样方便无论是腾讯云、阿里云、杉岩,对象存储都有单独的管理控制台,腾讯云和阿里云还有专门的电脑客户端。
你不必打开网站,就可以像使用网络云盘一样使用对象存储来管理你的网站文件,除了上传、下载、预览等常用功能,还可以直接在对象存储上进行图片处理/媒体转码/数据分析等。
3、本质是”内置大容量硬盘的分布式服务器“,同一个文件支持跨域共享对象存储的本质是“内置大容量硬盘的分布式服务器”,对象存储有自己的 CPU、内存、网络和磁盘系统,具备一定的智能,同一个对象存储数据池可以新建不同的存储桶(bucket),分别用来存储不同网站的数据,彼此互不干扰。
而且同一个文件可以引用到不同的网站,可以有效的减少数据冗余。
4、储存节点多,支持跨地域实时同步,实现异地容灾假设你的图片等数据存储在你自己的服务器上,只能通过定期数据备份的方式保护你的数据。
数据量大的话,每次备份都需要大量的时间和占用大量的磁盘空间,管理起来还不方便。
如果你的数据放置在对象存储的数据池了,并与网站关联。
那么静态文件的备份就可以交给对象存储。
你只需要对网站少量的动态文件进行备份。
省时省力。
比如我使用对象存储,我在离我最近的节点【深圳】来存储网站的图片等静态文件。
但是考虑到极端情况,比如深圳节点由于突然停电,可能导致数据全部丢失。
但如果之前我选择了【杭州】作为第二个存储节点,而且设置【深圳】节点的数据实时增量同步到【杭州】节点。
那么就算深圳节点的数据丢失了,但是我在杭州的数据还是可以使用。
等到恢复供电,我再把数据从杭州节点同步回深圳节点就可以了。
这就是我们说的异地容灾。
5、成本低,资源弹性伸缩,按需付费对象存储不像服务器的流量是固定的,包含在服务器的费用里面了。
无论你用或不用,都是这么多。
对象存储可以是根据你的实际使用量进行计费。
6、节省服务器空间为什么选择将这一点放在最后说呢?因为现在服务器的价格还算实惠,活动也比较多。
大部分站长已经不存在服务器空间不够用的问题。
而且对象存储的出现也不是为了解决服务器空间不够用的问题。
而是为了结合【块存储】、【文件存储】各自的优点,从而实现高效的文件读写和分享。
但是节省了服务器空间还是不争得事实,所以还是提一下吧。
如何针对不同的数据需求构建OpenStack存储云
OpenStack软件包括许多不同的模块,针对云环境中各个方面:Swift:对象存储Cinder:块存储Nova:虚拟机计算Neutron:网络Horizon: 仪表盘Keystone:认证服务Glance:镜像服务Ceilometer:遥测Heat:编排Trove:数据库即服务随着每一个OpenStack的代码发布(目前是第九个版本,叫做IceHouse),新项目被创建或者从已有的项目上“分支”出来或者开一个全新的分支,包括用于裸机管理的Ironic以及会在OpenStack的Juno版本中发布的Sahara,用于弹性MapReduce。
数据服务由以上的五个组件来提供。
Swift是一个子项目,为OpenStack基础架构提供对象存储的功能。
块存储由Cinder提供,使用标准的象iSCSI和NFS这样的IP存储协议。
Glance为VM镜像提供一个知识库,使用底层的基本文件系统或者Swift作为存储。
Trove提供数据库即服务 (DBaaS) 的能力,而Sahara提供弹性MapReduce的功能,后者也被称为Hadoop集群存储。
这篇文章,我们将着重讲述Cinder和Swift这两大主要的存储平台。
Cinder块存储块存储是虚拟基础架构中必不可少的组件,是存储虚拟机镜像文件及虚拟机使用的数据的基础。
直到2012年OpenStack Folsom的发布才引入了Cinder,VM镜像是短暂的,它们的存储只维持在那台虚拟机的生命周期。
Cinder提供对块存储的管理支持,通过使用iSCSI, 光纤通道或者NFS协议,以及若干私有协议提供后端连接,展现给计算层(Nova)。
Cinder接口提供了一些标准功能,允许创建和附加块设备到虚拟机,如“创建卷”,“删除卷”和“附加卷”。
还有更多高级的功能,支持扩展容量的能力,快照和创建虚拟机镜像克隆。
许多厂商在他们现有的硬件平台上提供对Cinder块的支持,通过使用一个Cinder驱动将Cinder API转换成厂商特定的硬件命令。
提供Cinder支持的厂商包括了EMC(VMAX和VNX),惠普(3PAR StoreServ和StoreVirtual),日立数据系统,IBM(跨所有存储平台),NetApp,Pure Storage和SolidFire。
还有一些基于软件的解决方案,比如EMC(ScaleIO)和Nexenta。
另外,许多软件存储实现,包括开源平台,都可以用于提供对Cinder的支持,这些软件中包括红帽的Ceph和GlusterFS。
Ceph已经被集成到Linux内核中,使其成为最简单的一种为OpenStack部署环境提供块存储的方法。
NFS的支持是在2013年OpenStack的第七个版本引入的,又叫Grizzly,尽管之前Folsom有提供“试验性的”技术支持。
在NFS的环境中,VM磁盘分区被当作单个的文件,这和在VMware ESXi虚拟程序或者微软的Hyper-V的VHD所使用的方法相似。
将VM磁盘分区封装成文件可以实现类似快照和克隆这样的功能。
存储功能已引入Cinder的后续版本,之后一直被存储厂商们支持。
支持的各种厂商平台和功能的完整列表可以在OpenStack的关于OpenStack块存储驱动器的Wiki页面找到。
Swift对象存储OpenStack中的对象存储通过Swift来达成,Swift实现了分布在OpenStack的集群节点的横向扩展的对象存储。
对象存储将数据以二进制对象的方式存储,没有特别的格式要求。
Swift使用简单的类似PUT或GET(基于HTTP网络协议,也被称为RESTful API)的命令对对象进行存取操作。
Swift架构被分割成一些逻辑服务,包括对象服务器,代理服务器,容器服务器和帐户服务器,整个一起被称作一个ring。
数据同其他用于追踪与每个存储对象相关的元数据和管理数据访问的组件一起存储在对象服务器上。
在Swift中使用zone的概念来管理数据的弹性。
一个zone是一个ring的子部件,用于提供数据的一个拷贝,多个zone则用来存储冗余的数据拷贝,被称为replica(默认最少3个)。
Swift能用一个单独的磁盘或者服务器来代表一个zone,包括数据中心之间的数据地理分布。
同许多对象存储一样,Swift使用最终一致性的思想来实现数据的弹性。
这意味着数据不是象块存储那样以同步的方式在整个OpenStack集群里复制,而是在zone之间以一个后台任务的形式进行复制,这在系统高负载的情况下也许会挂起或者失败。
与块存储的同步复制提供高级别的可靠性功能相比,最终一致性也许看起来会更具风险。
但是,在可扩展性,性能和弹性中总是得做出取舍。
最终一致性使得一个记录归档比在一个基于块存储的系统更容易具备可扩展性,就Swift而言,代理服务器会确保取得最近一次的数据拷贝,即便在该集群里的一些服务器无法访问的时候。
和所有的OpenStack项目一起,随着每个版本的发布,Swift不断被开发出新的功能和功能增强。
OpenStack Grizzly引入了更细粒度的replica控制,允许ring能够调整replica的数量。
另外,通过基于对象服务器的时间排序的思想,改善了对象读取的性能。
使得数据能够通过最快响应速度的对象服务器传递,这对于扩展到广域网很重要。
由于Swift使用HTTP协议,这样在OpenStack里使用第三方存储方案,包括Cleversafe,Scality的产品或者类似于Amazon Web Service简单存储服务(S3)这样的公有云,进行对象存储的做法会非常实用。
Swift还是Cinder?做出正确的选择很显然Swift和Cinder为完全不同类型的数据需求服务。
对象存储(通过Swift)被设计成专门针对诸如媒体,镜像和文件之类的对象型数据的高可扩展性存储。
这些系统的重点在于能够大量扩展数据而不依赖于那些类似RAID的传统存储拥有的特性。
但是,最终的一致性模型意味着Swift不适合存储像虚拟机这样的数据。
尽管Swift使用元数据来追踪对象和他们的版本,对象存储仍然需要额外的逻辑来追踪所存的对象上的用户元数据。
这部分将需要用户自己来构建到应用程序中去。
Cinder提供块存储组件来存储持久化对象,比如虚拟机和定期在数据库中更新的数据。
块存储的功能可以在整个OpenStack集群中实现,通过一些商用组件,使用内置的工具,如服务器逻辑盘管理器或者NFS,来传输存储资源。
另外,开源解决方案如Ceph的和GlusterFS,提供从OpenStack的主代码中单独打包OpenStack存储模块的能力,同时仍保留可以使用开源软件的灵活性。
随着Cinder的广泛支持,现有的传统存储方案可以用到OpenStack部署环境中来提供存储服务。
当一个IT组织已经具备了这种技术并且硬件平台也到位的情况下,这也许是他们更愿意采用的方式。
现有的存储平台技术已经很发达,并且支持一些存储优化的高级功能,比如精简配置,重复数据删除和压缩。
许多现在还提供服务质量(比如HP的3PAR StoreServ和SolidFire的平台),让它们适合在混合工作负载下而不是单纯的用于OpenStack的部署。
其结果带来的一个显著的益处就是,可以将“繁重”的任务卸载到一个外部存储阵列。
在做出使用一个特定平台的决策中,系统架构师们需要权衡风险与使用OpenStack“免费”方案(仍然需要硬件)或者使用专属硬件提供的功能所花费的成本。
OpenStack存储备份最后,我们应该考虑在OpenStack里备份数据的需求。
备份OpenStack环境中的关键配置组件的具体细节已经有很好的文档描述,但是备份在一个OpenStack集群里的数据被视为用户自己的责任。
备份可以通过使用外部存储供应商来轻松实现,比如说,SolidFire提供将整个集群备份到AmazonS3或者Swift兼容的对象存储中的功能。
或者,用户将需要查看现有的支持他们的OpenStack虚拟机管理程序的备份产品。
Raksha是一个新的项目提议,将备份即服务的功能集成到OpenStack的框架中。
会同时支持完全及增量的虚拟机备份到一个Swift“端”,并能让应用保持一致性。
Raksha目前是一个独立的项目,不属于核心OpenStack框架。
要将它集成到一般的类似VSphere和Hyper-V这样的虚拟化平台中会需要花一些功夫,但是至少可以提供一个更整合的解决方案来对OpenStack环境中的数据进行保护。