Abstract
新的企业负载／智能工作负载容器化，迁云，存储方面遇到的性能，弹性，高可用，加密，隔离，可观测性，生命周期等方面的问题，不但是需要存储产品层次的改进，更需要在云原生的控制／数据平面的改进，推进云原生存储和云存储的演进。以下分别介绍一下问题场景，问题，探讨可行的解决方案，最终可以得出云原生存储，云存储目前可以做什么和未来还需要做什么。
存储性能
长时延增加
场景：高性能计算场景中，集中处理批量数据，通过容器集群，同时启动数千Pod，弹出数百ECS对共享性文件系统读写
问题：重负载终负载下时延增加，高延迟毛刺增多，读写稳定性不足
解决方案：
- 分散负载到多文件系统，通过容器编排分散IO到多文件系统
- 存储产品的盘古2.0改造
集中式高吞吐写对共享存储池冲击
场景：高性能计算场景中，集中处理批量数据，10Gbps读写请求进入同一存储集群
问题：同一存储集群中的带宽挤占，造成访问质量下降
解决方案：
- 分散负载到多文件系统和多个存储集群／多个可用区，通过容器编排分散IO到多文件系统
- 使用独占高性能并行文件系统
峰值吞吐不足
场景：大规模生物数据处理， 文件数目少，峰值吞吐高10Gbps-30Gbps，请求密集1W／s
问题：接近独占集群的极限带宽
解决方案：
- 读写分流，分流读请求到OSS，写请求负载分流到独占文件系统和本地／远程块存储，通过容器编排分散IO到多文件系统
- 使用应用层分布式缓存降低网络读IO
- 存储产品的盘古2.0改造
时延增加导致GPU等待
场景：多机多卡GPU训练，直接读取OSS数据，读密集型
问题：时延增加导致IOwait, 和GPU等待
解决方案：
- 应用层透明POSIX读访问OSS
- 使用应用层分布式缓存降低网络读IO
存储弹性
场景：
- 数据库扩容, MySQL and etc
- 元数据管理应用在线扩容 Zookeeper／etcd
- 本地盘存储容量无法扩容
解决方案：
- 云盘在线扩容，应用控制面文件系统／逻辑卷离线，在线扩容能力
单机云盘挂载密度 - 存储产品ESSD的替换使用
存储高可用
场景：
- 应用运维，系统运维
- 块存储随容器迁移的稳定性和可发现性
解决方案：
- 控制平面声明式存储快照，备份，定时快照备份，本地快照加速备份和恢复
- 控制平面云盘SerialNum的可发现性改造
存储的加密
场景：
- 用户应用的全链路数据加密需求
- 操作系统盘加密
解决方案：
- 产品存储的CMK，BYOK支持
- 控制平面的加密声明支持
- RAM权限的最小化控制
存储的隔离性
场景：
- 单盘多应用共享，单机日志盘块存储切分
- 单块本地盘／云盘吞吐能力不足
- 文件系统多租户环境的容量配额
- 集群级文件系统共享访问的权限控制
解决方案：
- 控制面LVM切分，控制面块存储blkio buffer IO应用级限速
- 控制面LVM多盘聚合和条带
- 存储产品共享文件系统的目录级Quota
- 控制面文件系统的目录级ACL
存储的可观测性
场景：
- 多租户Zookeeper／etcd，租户／应用级的IO指标监控和预警
解决方案：
- 控制面应用级IO Metrics采集能力
- 控制面设备级 IO Metrics采集能力
- 控制面挂载点级 IO Metrics采集能力
存储的生命周期
场景：
- 共享文件系统/缓存系统的声明式创建和删除
解决方案：
- Operator: 云盘／本地盘 （TiDB）
- Operator: 文件系统， CPFS
- Operator: 对象存储
云原生存储 v2
针对以上在新的计算模式下，存储方面遇到的性能，弹性，高可用，加密，隔离，可观测性，生命周期等方面的问题，不但是需要存储产品层次的改进，更需要在云原生的控制／数据平面的改进，在不久的将来实现稳定，安全，自治，和效率并举的云原生存储v2
- 稳定：阿里云存储的全品类支持可观测性， Flexvolume and CSI plugins／IO metrics (CSI for 1.14)
- 安全：全连路数据存储的可靠／可信存储支持，CSI 快照加密，系统盘加密。
- 自治：云盘快照 /本地快照 ，离线在线的存储扩容能力, 元数据自动发现
- 效率：I/O隔离 、可伸缩性／云盘再次分割提升密度/分布式存储缓存
总结
- 云原生存储是云存储UI
- 分层存储，不重新发明轮子
- 新的工作负载推进云原生存储和云存储的演进，云原生控制平面实现效率，自治方面能力，从数据面提升存储稳定和减小安全隐患，云存储继续夯实性能，容量，弹性，密度等基础能力，共建云原生环境下的存储生态。
