漫谈FreeStor核心技术：FreeStor的拓扑结构

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FreeStor的整体拓扑结构

FreeStor的拓扑结构相比市场上几乎所有的软件定义存储和存储虚拟化产品都更为复杂，是一个非对称的多点结构，由三部分组成：

● FreeStor存储服务器（FSS）；

●  FreeStor管理服务器 (FMS)；

● FreeStor重删服务器（FDR）

这三部分的每一部分都是一台单独的服务器或虚机，相互配合来工作。它们的拓扑结构见下图：

为什么要这么来设计呢？最主要还是为了应对企业级用户对性能、可靠性和可扩展性的需求。存储、管理和重删，都有各自的业务负载，如果合而为一，一定会有资源上的浪费，而另一部分会出现负载过重的情况。另外，这几个工作对高可用性的要求也都是不一样的，所以只有把他们都分隔开，才有利于最好地优化资源。当然，如果对性能可靠性和扩展性没有要求，只是想最省钱地把这个架构搭起来（比如想搭建一个实验环境），也可以组建一个服务器虚拟化环境，把这些系统都放在虚拟机上，在一台物理机上实现所有的功能。

存储服务器FreeStor Storage Server (FSS)

FSS是FreeStor团队最核心的主力队员，也是担当主要工作负载的部分。所有的虚拟化和各种服务都是在这一模块上实现的。FSS采用带内的方式与服务器和存储相连。一边与业务服务器相连，在这些业务服务器看来，FSS就是一个存储设备，或者说就是一个FC或者iSCSI的Target，至于它下面连接着什么真的存储设备，服务器完全看不到，也不需要看到；另一边FSS同时连接着存储设备，以便对存储设备进行控制和管理。FSS内保存着所有虚拟化映射关系的元数据(Meta Data)，同时，因为所有的数据需要流过FSS，所以FSS非常重要，因此，有几个挑战必须要解决，如果解决不好这几个挑战，FSS会成为整个数据在的瓶颈和故障点，这就是：

　　●性能

　　● 高可用性

　　●可扩展性

那么，FSS是怎么来解决的呢？

　　● 性能：上周的文章提到过，FSS的性能达到了业界的最高水平，在一个配置并不算太高的单节点上，性能达到了550K IOPS，同时延迟只有300微秒。这只是单节点的性能，实际应用中，可以通过多节点的集群实现更高的性能扩展。

　　●高可用性：FSS的高可用采用集群来实现。

　　■ 如果环境中有两台FSS，可以组成active-active的双机架构；

　　■ 如果扩展到4节点，另外两台FSS可以另组一组双机，同时与第一组双机组成active-active的集群。

通过这种架构，FSS的高可用性可以达到一个很高的企业级水平。

　　●高可扩展性：如上文所述，FSS可以是单机、双机或者四节点集群的架构，如果需要扩展为更大规模，可以以四节点集群为单位扩展到8节点或16节点。

管理服务器FreeStor Management Server(FMS)   

顾名思义，FMS是FreeStor团队的大老板，也就是对FreeStor进行管理的服务器。像所有公司的老板都不干活一样，FMS是不用真的承担业务负载的。如拓扑图所示，FMS是一台“带外”(Out-of-band)的服务器，它的状态不会影响数据的访问，同时作为系统管理工具，一般来说并没有很大的业务负载，所以FMS并不需要有高可用、高性能和高可扩展性方面的设计。实际上，如果FMS发生系统崩溃，并不会对数据访问产生任何影响。当然，如果真的FMS出现故障，FSS还可以通过命令行的方式进行自我管理。

一台FMS可以管理多个FSS集群。目前的版本中，一台FMS最多可以管理的FSS和FDR总数多达128个。因为FMS和FSS之间只传输少量的管理信息，对带宽没有要求，所以完全可以通过一台FMS来管理远程站点，甚至全球部署的所有FSS都可以由一台FMS来统一管理。         

重删服务器FreeStor Dedupe Repository (FDR) 

重删服务器在FreeStor的架构中是一个可选项。也就是说，如果没有FDR，FSS完全可以直接与存储设备相连。如果使用FDR，它的功能很直白，就是实现在线的数据重删，以节省存储空间，降低存储成本。除了重删以外，实际上FDR还可实现精简配置（Thin Provisioning）的功能进一步提高存储利用率，降低成本。FDR连接在FSS和存储设备之间，写数据时，应用服务器把数据传送给FSS，FSS再把数据经过FDR重删之后，再落到真正的存储设备上去。

当然有些用户环境中已经部署了一些具备数据重删功能的阵列。对于这些用户，也可以考虑继续利用原有的重删功能，而不用FreeStor来实现重删。但是，FDR的好处是，

　　●不论原有设备是否具备重删的能力，只要是路过FDR的数据都可以实现重删的功能；

　　● FDR对全局的数据都可以重删，一个FDR集群维护唯一而且统一的哈希表，这样往往可以实现更高的重删率，节约成本；

　　●FDR承担了重删的工作后，存储设备的计算负载就很小了，这样往往可以节省存储设备的采购成本；

　　●FDR除了重删还可以做精简配置（Thin Provisioning）

　　●FDR具备高可用的故障切换机制，比存储阵列的重删更加可靠；

　　● FDR具有很强的可扩展性，可以根据需要扩展为多节点的集群；

　　●最后一点但是也许最重要，FreeStor的重删功能是免费提供的。

在大部分环境中，FDR会配置为单节点方式或者可靠性更高的1+1的双节点方式。如果希望扩展更高的性能，还可以采用2+1或者4+1的集群架构。

实际上FDR对重删的功能很灵活，如果有一些特定应用或者存储设备并不需要重删，用户可以很容易地进行配置，随时对这一部分存储打开或者关闭重删功能即可。   

                         

结束语 

带内虚拟化，带外管理，加上专用的重删，FreeStor独特的拓扑结构，在当今的存储市场上显得与众不同。这个架构最大的好处就是用户可以根据自己的需求分别进行扩容，从而使整个架构在性能、可扩展性和高可用性上达到最优。虽然结构显得有些复杂，但是用户不必对价格担心，因为，FreeStor是按照管理的存储容量来计价的，不论你用了多少台FSS，FDR，这些软件模块本身都是不计价格的。                     

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