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HDFS的“聯(lián)邦”時(shí)代

最初Hadoop集群只允許有一個(gè)命名空間（Namespace），且只能被一個(gè)NameNode管理。

雖然可以通過(guò)添加底層DataNode節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)集群橫向擴(kuò)展，增加存儲(chǔ)空間，但由于所有的Block元數(shù)據(jù)都駐留在NameNode內(nèi)存中，在集群規(guī)模增大時(shí)，NameNode很容易成為瓶頸，直接限制了HDFS的文件、目錄和數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。

Hadoop 社區(qū)為了解決 HDFS 橫向擴(kuò)展的問(wèn)題，做了兩個(gè)聯(lián)邦方案（如上圖）：

NNF（NameNode Federation）
RBF（Router Based Federation）

早期的NNF方案中，集群引入了多個(gè)NameNode，分別管理不同的Namespace和對(duì)應(yīng)的BlockPool，多個(gè)NameNode可以共享Hadoop集群中的DataNode。

雖然解決了Namespace的擴(kuò)展問(wèn)題，但需要對(duì)HDFS的Client進(jìn)行“靜態(tài)”配置掛載，還要結(jié)合ViewFS才能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一入口。

而在RBF的聯(lián)邦方案中，嘗試把“掛載表”從Client中抽離出來(lái)形成了Router，雖然Hadoop集群是獨(dú)立的，但同時(shí)又增加了一個(gè)“State Store”組件，架構(gòu)變得更復(fù)雜。

局部改進(jìn)的“聯(lián)邦”方案對(duì)于面向未來(lái)的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而言，治標(biāo)不治本。

青出于藍(lán)而勝于藍(lán)

有時(shí)候，最好的優(yōu)化就是另起爐灶。

畢竟Hadoop技術(shù)已經(jīng)很多年了，當(dāng)下的軟硬件環(huán)境已與當(dāng)初大不相同，系統(tǒng)重構(gòu)也在情理之中。

與其等別人來(lái)革HDFS的命，不如自我革命。目前看，Ozone的確給用戶(hù)提供了一個(gè)新選擇。

就好像CDH和HDP最終融合成了CDP一樣，HDFS和S3也可以融合成Ozone。

總之，Ozone站在Hadoop這個(gè)巨人的肩膀上，設(shè)計(jì)之初就是為了替換掉HDFS，青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。

潭主家的“存儲(chǔ)一哥”

早年間接觸過(guò)Ceph，也搞過(guò)HCP（Hitachi Content Platform）對(duì)象存儲(chǔ)，這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)潭主理解Ozone大有裨益。

特意查了一下自家的HCP，發(fā)現(xiàn)影像文件已經(jīng)20多億個(gè)了，存儲(chǔ)容量也小2PB。不過(guò)查詢(xún)過(guò)程中明顯感覺(jué)到元數(shù)據(jù)響應(yīng)緩慢，估計(jì)快該擴(kuò)容了。

言歸正傳，再來(lái)說(shuō)說(shuō)Ozone的核心概念：

Volume：通常表示用戶(hù)、業(yè)務(wù)，與HCP中的租戶(hù)（Tenant）對(duì)應(yīng)
Bucket：通常表示業(yè)務(wù)、應(yīng)用，與HCP中的命名空間（Namespace）對(duì)應(yīng)
Key：對(duì)應(yīng)的就是實(shí)際的Object

Ozone的存儲(chǔ)路徑為/Volume/Bucket/Key，一個(gè)業(yè)務(wù)可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)Volume，每個(gè)Volume可以包含多個(gè)Bucket，在訪(fǎng)問(wèn)方式上Ozone實(shí)現(xiàn)了ofs和o3fs的適配和協(xié)議封裝。

值得注意的是，HCP里面有文件夾的概念，就是說(shuō)對(duì)象文件有層次結(jié)構(gòu)，但Ozone在設(shè)計(jì)上是扁平的，目錄是一個(gè)“偽目錄”概念，是文件名的一部分，統(tǒng)一作為Key而存在。

Ozone的體系架構(gòu)

介紹完了概念，再看看Ozone的體系架構(gòu)（如上圖）：

OM（Ozone Manager）：通過(guò)RocksDB的K-V方式管理Namespace，Raft協(xié)議保持高可用，Shardig實(shí)現(xiàn)水平擴(kuò)展
SCM（Storage Container Manager）：用于Ozone集群管理，負(fù)責(zé)分配Block，跟蹤SC復(fù)制狀態(tài)
DataNode：負(fù)責(zé)向SCM匯報(bào)SC狀態(tài)
SC（Storage Container）：Ozone的實(shí)際存儲(chǔ)單元
Recon Server：用于監(jiān)控Ozone集群

Ozone做了架構(gòu)優(yōu)化，上層實(shí)現(xiàn)職能分離，OM負(fù)責(zé)管理Namespace，SCM負(fù)責(zé)管理Storage Containers。

下層實(shí)現(xiàn)了一個(gè)叫Hadoop Distributed Data Store（HDDS）的高可用、塊存儲(chǔ)層。

Ozone中的一個(gè)DataNode包括多個(gè)Storage Container，每個(gè)SC的容量（默認(rèn)5GB，可配置）遠(yuǎn)大于Hadoop中Block容量（默認(rèn)128MB），這種設(shè)計(jì)使得每個(gè)DN發(fā)送給SCM的Container-Report系統(tǒng)壓力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)Hadoop集群的Block-Report。

Storage Container作為Ozone的基礎(chǔ)存儲(chǔ)和復(fù)制單元，類(lèi)似于一個(gè)“超級(jí)塊”，通過(guò)其內(nèi)置RocksDB（key記錄BlockID，Value記錄object的文件名、偏移量和長(zhǎng)度），實(shí)現(xiàn)對(duì)小文件的塊管理。