一、存算分離的概念與架構(gòu)

存算分離是一種全新的數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，將計(jì)算層與存儲(chǔ)層解耦，形成獨(dú)立的分布式系統(tǒng)。其架構(gòu)通常包括三個(gè)層次：數(shù)據(jù)分析層、計(jì)算層和存儲(chǔ)層。這種設(shè)計(jì)旨在滿足以下三大需求：

1. 數(shù)據(jù)靈活性：讓數(shù)據(jù)可以開(kāi)放給不同的業(yè)務(wù)模塊用于分析。

2. 獨(dú)立擴(kuò)展能力：計(jì)算和存儲(chǔ)資源可根據(jù)需要分別擴(kuò)展。

3. 資源隔離：計(jì)算和存儲(chǔ)資源互不干擾，優(yōu)化利用效率。

隨著網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備的性能不斷提升，云計(jì)算廠商通過(guò)硬件和軟件的深度協(xié)作提供了加速服務(wù)，促使企業(yè)紛紛采用云存儲(chǔ)模式。為了滿足企業(yè)對(duì)大數(shù)據(jù)的分析需求，逐漸形成了存算分離架構(gòu)（Disaggregated Storage and Compute Architecture），即將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算功能獨(dú)立部署。

 二、存算分離架構(gòu)的背景與演進(jìn)

 1. 數(shù)據(jù)架構(gòu)演變的歷史進(jìn)程

數(shù)據(jù)架構(gòu)的發(fā)展往往與技術(shù)的演進(jìn)密切相關(guān)。從上世紀(jì)90年代至今，企業(yè)的需求不斷推動(dòng)數(shù)據(jù)架構(gòu)的變革：

1990年代：企業(yè)開(kāi)始采用開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)支持Web應(yīng)用，由于免費(fèi)特性，這種模式在當(dāng)時(shí)大受歡迎。

2000年代初：隨著數(shù)據(jù)量的增加，單臺(tái)物理服務(wù)器難以完成分析任務(wù)，企業(yè)轉(zhuǎn)向大規(guī)模并行處理（MPP）數(shù)據(jù)庫(kù)。

2010年前后：MPP數(shù)據(jù)庫(kù)逐漸無(wú)法滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析的靈活性需求，企業(yè)開(kāi)始轉(zhuǎn)向Hadoop架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算與存儲(chǔ)一體化。

然而，隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等新技術(shù)的興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)存算一體化架構(gòu)暴露出一些局限性。

 2. 存算一體化的局限性

1. 資源利用率低：  

日志留存類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)調(diào)用頻率低，導(dǎo)致CPU利用率偏低，計(jì)算資源被閑置。

集群資源無(wú)法動(dòng)態(tài)共享，導(dǎo)致不同集群在業(yè)務(wù)高峰期與低谷期資源分配不均，資源利用率低于25%。

2. 高昂的成本：  

計(jì)算和存儲(chǔ)必須按比例綁定，擴(kuò)容不靈活。

采用三副本存儲(chǔ)模式，增加了大規(guī)模集群的存儲(chǔ)成本。

3. 運(yùn)維復(fù)雜度高：  

隨著業(yè)務(wù)復(fù)雜度提升，需要不斷優(yōu)化服務(wù)器配置。

多種服務(wù)器型號(hào)導(dǎo)致維護(hù)難度加大，同時(shí)增加了機(jī)房空間和能源成本。

 三、存算分離的優(yōu)勢(shì)

為了克服上述局限性，存算分離應(yīng)運(yùn)而生，為企業(yè)提供了更靈活的數(shù)據(jù)管理模式。

 1. 提高資源利用率，降低成本  

按需擴(kuò)展：計(jì)算和存儲(chǔ)可彈性擴(kuò)展，避免資源浪費(fèi)。  

靈活調(diào)度：優(yōu)化CPU和磁盤資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

 2. 簡(jiǎn)化運(yùn)維，提升系統(tǒng)可靠性  

使用外置存儲(chǔ)提升數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)的便捷性。  

延長(zhǎng)硬件設(shè)備的使用壽命，減少冗余設(shè)備的需求。

 四、存算分離的未來(lái)：1.0與下一代的對(duì)比

 1. 存算分離1.0的局限性

解決了存儲(chǔ)和計(jì)算資源的靈活擴(kuò)展問(wèn)題，但數(shù)據(jù)鏈路較長(zhǎng)，存在數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象。

數(shù)據(jù)的搬遷仍需耗費(fèi)大量時(shí)間和成本，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)分析。

 2. 下一代存算分離的特點(diǎn)

下一代存算分離架構(gòu)聚焦于數(shù)據(jù)價(jià)值的實(shí)時(shí)挖掘和融合分析：

湖倉(cāng)一體化：將數(shù)據(jù)湖與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)融合，形成Data Lakehouse，提升數(shù)據(jù)分析效率。  

一湖多云：數(shù)據(jù)湖支持多個(gè)云平臺(tái)的接入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨平臺(tái)流轉(zhuǎn)。  

計(jì)算靈活部署：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可保留在本地，而計(jì)算資源部署在公有云，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的敏捷擴(kuò)展。

 五、存算分離與多層存儲(chǔ)的結(jié)合

 1. 多層存儲(chǔ)的必要性

隨著數(shù)據(jù)量不斷增長(zhǎng)，企業(yè)需要區(qū)分熱數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù)。  

熱數(shù)據(jù)：頻繁訪問(wèn)的近期數(shù)據(jù)，通常占總數(shù)據(jù)量的15%-25%。  

冷數(shù)據(jù)：歷史數(shù)據(jù)，使用頻率較低，但在特定場(chǎng)景下仍有價(jià)值，約占75%-85%。

 2. 多層存儲(chǔ)的實(shí)施

通過(guò)將存儲(chǔ)集群劃分為熱集群和冷集群：

熱集群：存儲(chǔ)近期數(shù)據(jù)，性能需求較高。

冷集群：采用糾刪碼（EC）技術(shù)降低存儲(chǔ)成本，實(shí)現(xiàn)高可用性。

 六、存算分離與計(jì)算混部的結(jié)合

 1. 計(jì)算混部的策略

通過(guò)在線與離線計(jì)算的混合部署，可以優(yōu)化服務(wù)器資源的使用效率。  

在線計(jì)算：高峰期集中在白天10:00-24:00。

離線計(jì)算：高峰期集中在凌晨0:00-8:00。

 2. 實(shí)施案例

某企業(yè)在試點(diǎn)項(xiàng)目中，將離線計(jì)算任務(wù)遷移至在線業(yè)務(wù)低峰期的服務(wù)器上，成功減少了服務(wù)器資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算混部的優(yōu)化。

 七、云環(huán)境下的存算分離

 1. 云環(huán)境中的部署特點(diǎn)

在云環(huán)境中，大數(shù)據(jù)平臺(tái)往往采用對(duì)象存儲(chǔ)（如S3、OSS）來(lái)替代傳統(tǒng)的HDFS。通過(guò)云主機(jī)搭建計(jì)算引擎，并結(jié)合Block Cache緩存機(jī)制，減少對(duì)象存儲(chǔ)訪問(wèn)延遲。

 2. 性能優(yōu)化的挑戰(zhàn)

采用對(duì)象存儲(chǔ)時(shí)，需要特別關(guān)注性能瓶頸：

刪除操作的低效：對(duì)于大目錄的刪除，性能可能會(huì)成為計(jì)算性能的瓶頸。

數(shù)據(jù)覆蓋的復(fù)雜性：頻繁的insert overwrite操作可能降低計(jì)算效率。

 八、存算分離在不同行業(yè)的應(yīng)用

1. 金融行業(yè)：提升數(shù)據(jù)共享效率，減少數(shù)據(jù)重復(fù)存儲(chǔ)，縮短數(shù)據(jù)分析鏈路。  

2. 政務(wù)平臺(tái)：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同應(yīng)用間的共享，支持資源的彈性調(diào)度。  

3. 通信運(yùn)營(yíng)商：降低運(yùn)營(yíng)成本，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)全國(guó)算力網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理。

 九、結(jié)論：邁向下一代存算分離

隨著技術(shù)的進(jìn)步和業(yè)務(wù)需求的不斷變化，企業(yè)必須不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)架構(gòu)。存算分離是降低數(shù)據(jù)分析成本的重要一步，而向下一代存算分離的演進(jìn)，將進(jìn)一步釋放數(shù)據(jù)價(jià)值，推動(dòng)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。未來(lái)，隨著湖倉(cāng)一體化和一湖多云的實(shí)現(xiàn)，存算分離將真正成為大數(shù)據(jù)時(shí)代的關(guān)鍵架構(gòu)，助力企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

本文鏈接：http://m.51huadong.com/cloundnews/11012808.html