OpenStack Swift架构详解

　　OpenStack Object Storage(Swift)是OpenStack开源云计算项目的子项目之一，被称为对象存储，提供了强大的扩展性、冗余和持久性。本文将从架构、原理和实践等几方面讲述Swift。 Swift并不是文件系统或者实时的数据存储系统，它称为对象存储，用于永久类型的静态数据的长期存储，这些数据可以检索、调整，必要时进行更新。最适合存储的数据类型的例子是虚拟机镜像、图片存储、邮件存储和存档备份。因为没有中心单元或主控结点，Swift提供了更强的扩展性、冗余和持久性。Swift前身是Rackspace Cloud Files项目，随着Rackspace加入到OpenStack社区，于2010年7月贡献给OpenStack，作为该开源项目的一部分。Swift目前的最新版本是OpenStack Essex 1.5.1。

　　新浪SAE团队对Swift有将近一年的研究和运营经验。在深入剖析Swift架构和原理、完全掌握Swift源码，并且经过一段时间的测试和运营之后，我们决定将推出基于Swift的SAE Storage服务。目前，已完成开发，并于一个月前开始线上运行，且表现非常出色。因此，下面将分享一下我们在Swift上的一些研究和工作。

　　Swift特性

　　在OpenStack官网中，列举了Swift的20多个特性，其中最引人关注的是以下几点。

　　极高的数据持久性

　　一些朋友经常将数据持久性(Durability)与系统可用性(Availability)两个概念混淆，前者也理解为数据的可靠性，是指数据存储到系统中后，到某一天数据丢失的可能性。例如Amazon S3的数据持久性是11个9，即如果存储1万(4个0)个文件到S3中，1千万(7个0)年之后，可能会丢失其中1个文件。那么Swift能提供多少个9的SLA呢?下文会给出答案。针对Swift在新浪测试环境中的部署，我们从理论上测算过，Swift在5个Zone、5×10个存储节点的环境下，数据复制份是为3，数据持久性的SLA能达到10个9。

　　完全对称的系统架构

　　“对称”意味着Swift中各节点可以完全对等，能极大地降低系统维护成本。

　　无限的可扩展性

　　这里的扩展性分两方面，一是数据存储容量无限可扩展;二是Swift性能(如QPS、吞吐量等)可线性提升。因为Swift是完全对称的架构，扩容只需简单地新增机器，系统会自动完成数据迁移等工作，使各存储节点重新达到平衡状态。

　　无单点故障

　　在互联网业务大规模应用的场景中，存储的单点一直是个难题。例如数据库，一般的HA方法只能做主从，并且“主”一般只有一个;还有一些其他开源存储系统的实现中，元数据信息的存储一直以来是个头痛的地方，一般只能单点存储，而这个单点很容易成为瓶颈，并且一旦这个点出现差异，往往能影响到整个集群，典型的如HDFS。而Swift的元数据存储是完全均匀随机分布的，并且与对象文件存储一样，元数据也会存储多份。整个Swift集群中，也没有一个角色是单点的，并且在架构和设计上保证无单点业务是有效的。

　　简单、可依赖

　　简单体现在架构优美、代码整洁、实现易懂，没有用到一些高深的分布式存储理论，而是很简单的原则。可依赖是指Swift经测试、分析之后，可以放心大胆地将Swift用于最核心的存储业务上，而不用担心Swift捅篓子，因为不管出现任何问题，都能通过日志、阅读代码迅速解决。

　　应用场景

　　Swift提供的服务与Amazon S3相同，适用于许多应用场景。最典型的应用是作为网盘类产品的存储引擎，比如Dropbox背后就是使用Amazon S3作为支撑的。在OpenStack中还可以与镜像服务Glance结合，为其存储镜像文件。另外，由于Swift的无限扩展能力，也非常适合用于存储日志文件和数据备份仓库。