【YD通讯标准】 云资源管理技术要求 第5部分:存储系统

ICS33.030
中华人民共和国通信行业标准
YD/T2807.5-2015
云资源管理技术要求
第5部分：存储系统
Technical requirements of cloud resource managementPart5:Storagesystem
2015-04-30发布
2015-07-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前
范围·
规范性引用文件·
3术语和定义·
4缩略语·
云资源管理平台的系统架构
存储系统概述
6.1存储系统定义
6.2存储应用场景-
7存储系统技术架构
7.2概述·
资源管理平台
存储系统
8块存储技术要求
块存储在存储系统架构中的位置·功能要求
8.3接口要求
非功能要求·
9文件存储技术要求
9.1文件存储在存储系统架构中的位置.9.2
功能要求·
接口要求
9.4非功能要求·
10对象存储技术要求：
10.1对象存储在存储系统架构中的位置·10.2功能要求，
10.3接口要求
10.4非功能性要求
11存储虚拟化技术要求
YD/T2807.5-2015
YD/T2807.5-2015
《云资源管理技术要求》分为五个部分：一第1部分：总体要求：
第2部分：综合管理平台：
一第3部分：分平台；
第4部分：接口；
第5部分：存储系统。
本部分是《云资源管理技术要求》的第5部分。本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中国通信标准化协会提出并归口。本部分起草单位：华为技术有限公司、中国联合网络通信集团有限公司、工业和信息化部电信研究院、中国电信集团公司、中国科学院计算技术研究所。本部分主要起草人：陈娜、王妹、徐雷、李素粉、王煜炜。I
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1范围
云资源管理技术要求
第5部分：存储系统
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本部分规定了云资源管理的存储系统技术要求。主要包括存储系统定义和应用场景、存储系统总体技术架构，以及块存储、文件存储，对象系统的具体要求。本部分适用于基于基础设施即服务（IaaS）的云计算资源管理系统。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。YD/T2807.1云资源管理技术要求第1部分：总体要求YD/T2807.2云资源管理技术要求第2部分：综合管理平台YD/T2807.3云资源管理技术要求第3部分：分平台YD/T2807.4云资源管理技术要求第4部分：接口3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
资源池ResourcesPool
一组物理资源或一组虚拟资源的集合，可以从池中获取资源，也可将资源回收到池中。资源包括物理机、虚拟机、物理存储资源、虚拟存储资源、虚拟网络资源和物理网络资源等等。3.2
存储系统StorageSystem
通过块存储，文件存储，或者对象存储对海量用户提供数据存储和业务访问服务的存储系统。3.3
对象Object
对具体事务的一种抽象。对象包含具体的内容、基本属性、访问权限等。对象是云存储中的一个基本操作单元。
容器Container
对象的集合，具有基本的属性、访问权限、存储空间和其他。容器是云存储的一个基本操作单元。4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
Common internet file system
Fibre channel
Just a bunch of disk
Networkfilesystem
通用Internet文件系统
光纤通道
磁盘组，即盘柜
网络文件系统
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YD/T2807.5-2015
PortableoperatingsysteminterfaceofunixPOSLX
Representational state transferSmall computersystem interfaceSimple object access protocol5云资源管理平台的系统架构
Unix便携操作系统接口
表述性状态迁移
小型计算机系统接口
简单对象访问协议
云资源管理平台系统架构如图1所示，由综合管理平台和一个或多个资源管理平台（即分平台）组成。综合管理平台与资源管理平台（简称分平台）之间通过资源管理接口连接，分平台管理负责平台内的计算和存储及网络资源的整合，调度及管理。整个云资源管理平台系统对客户提供服务，并为管理人员提供维护管理功能。
云资源管理平台的总体架构请见YD/T2807.1《云资源管理技术要求第1部分：总体要求》。综合管理平台内容请见YDT2807.2《云资源管理技术要求第2部分：综合管理平台》资源管理平台（即分平台）内容请见YD/T2807.3《云资源管理技术要求第3部分：分平台》。综合管理平台和分平台间的接口相关内容请见YD/T2807.4《云资源管理技术要求第4部分：接口》。用户
综合管理平台
资源管理接口
图1云资源管理平台系统架构图
6存储系统概述
6.1存储系统定义
云计算系统通常配置大量的存储设备，存储系统的核心是数据存储和管理。从提供方式看，存储可分为服务类存储和基础设施类存储两种提供方式。服务类存储一般直接提供给最终用户访问接口，最终用户通过提供的访问接口直接访问服务商提供的存储服务。典型的使用场景包括网盘和邮箱服务。该场景通常通过对象存储实现。基础设施类存储一般不直接面向最终用户，而是供计算资源使用。典型的使用场景包括企业用户存储空间租赁，服务于视频监控的后端存储系统。该场景通常通过块、文件存储实现。从访问方式看，存储可以通过块存储、文件存储和对象存储三种方式提供服务。6.2存储应用场景
6.2.1服务类存储
6.2.1.1网络磁盘
网络磁盘即在线存储服务，使用者可通过Web访问方式来上传和下载文件，实现个人重要数据的存储和网络化备份。网络磁盘可以提供Web页面和客户端软件等两种访问方式。2
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6.2.1.2邮箱业务
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邮箱业务目前是互联网的主要业务之一。个人用户/企业用户可以方便的通过客户端软件，或者Web界面访问邮箱。用户的邮件，以及海量数据长期保存在网络侧邮箱提供商的存储服务器中，由于邮箱的用户跨地域且数量能够达到千万级、亿级数量级别，因而对存储的需求也是海量和分布式的。6.2.2基础设施类存储
基础设施类存储的典型应用场景为企业用户存储空间租赁。一般由运营商和IDC数据中心为无法单独购买大容量存储设备的企事业单位提供方便快捷的空间租赁服务，以满足企事业单位不断增加的业务数据存储和管理服务，同时，大量专业技术人员的日常管理和维护可以保障存储系统运行安全，确保数据不会丢失。7存储系统技术架构
7.1概述
存储系统的架构如图2所示，从上到下依次为：用户、资源管理平台、存储系统。用户
用广我口
资源管理平台
储资源管理平会
图2存储系统技术架构图
接口层！
服务层
虚拟化层
存储层
存储系统包含存储资源管理平台，以及不同的类型的存储系统，如块存储系统、文件存储系统和对象存储系统。对象存储适用于服务类存储，此时存储系统直接面向用户提供存储服务：块存储、文件存储适用于基础设施类存储场景，此时存储系统为云计算系统中的其他部分（如主机）提供存储空间，而非直接面向用户提供服务。
7.2用户
用户是存储系统的使用者，包括个人用户，企业用户。7.3资源管理平台
资源管理平台完成平台内资源的管理、调度、监控等功能，用户由用户接口接入资源管理平台，完成用户认证后，提出资源服务请求。7.4存储系统
7.4.1存储资源管理平台
存储资源管理平台负责存储资源的管理与监控，具体包括系统管理、接口管理、存储资源管理、监控管理、统计分析、安全管理。3
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7.4.2存储系统访问方式
从访问方式看，存储可以通过块存储，件存储和对象存储三种方式提供服务。块存储是存储系统支持的最基本的访问方式。该方式下，服务器通过SCSI命令直接访问远端存储系统，服务器和存储系统之间可以通过FC，或者iSCSI接口协议进行通信，典型的块存储系统如FCSAN或IPSAN。
文件存储基于文件系统，文件系统是对块组织方式的封装和管理。该方式下，服务器通过文件I/O而非SCSI命令访问远端存储系统，服务器和存储系统之间通过以太网进行通信，典型的文件存储系统如NAS。
对象存储在文件存储的基础上进一步进行了抽象和封装，从而可以直接为个人或者企业用户提供存储即服务应用。典型的应用场景如网盘。三种访问方式存在内在关系，块存储是磁盘所支持的最基本的访问方式，文件存储是对块存储的进一步组织和封装，对象存储基于文件存储的基础进一步进行了抽象和封装。7.4.3存储系统分层
7.4.3.1概述
存储系统逻辑上可以划分为存储层、服务层、虚拟化层（可选）和接口层。7.4.3.2存储层
存储层包含所有可用存储资源，主要包括硬盘、存储服务器（X86架构、非x86架构）、硬盘阵列、JBOD等。
7.4.3.3虚拟化层
虚拟化层在本部分中为可选项，建议位于存储层和服务层之间，通过虚拟化技术屏蔽存储层存储设备的异构性，为服务层提供统一的服务，管理和监控接口。业界对存储虚拟化的定义为：通过对存储（子）系统或存储服务的内部功能进行抽象、隐藏或隔离，使存储或数据的管理与应用、服务器、网络资源的管理分离，从而实现应用和网络的独立管理。存储虚拟化技术带来的好处主要有：增加存储设备利用率，增加设备的可管理性、灵活性和可扩展性，降低管理、建设和维护等方面的成本。根据虚拟化技术在存储系统中的不同位置，存储虚拟化技术主要分为以下三种：·基于主机的存储虚拟化：
一实现方式：由主机操作系统下的逻辑卷管理软件或者安装专门卷管理软件方式来实现，不同操作系统使用的卷管理系统软件也不相同。一一主要用途：使服务器的存储空间可以跨越多个异构的磁盘阵列，常用于在不同磁盘阵列之间做数据镜像保护。
优点：支持异构的存储系统，较易实现。一一缺点：需要在每台安装数据保护软件：系统运行占用主机资源；部分主机需要更换卷管理软件，对现有系统修改较大；虚拟化管理软件紧密依赖于应用服务器的硬件平台和操作系统等，可移植性较差。·基于存储设备的存储虚拟化：一实现方式：在存储设备的阵列控制器上增加虚拟化功能，常见于中高端存储设备。这种虚拟存储一般由存储厂商实施的。
主要用途：在同一存储设备内部，进行数据保护和数据迁移。4
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一优点：与主机无关，不占用主机资源；容易实现。YD/T2807.5-2015
缺点：要求存储设备必须具备所需功能，否则就需要数据迁移，使部署时间长而且迁移后的阵列可能造成浪费；有设备配对的限制，一般要求组网存储设备为同一厂家甚至同一系列的：扩展性差，扩容特别是在线扩容只有部分存储支持。基于网络层实现存储虚拟技术
实现方式：通过在存储域网（SAN）中添加虚拟化硬件实现。支持异构主机、异构存储设备：虚拟后的存储可认为是虚拟存储资源池或存储云，其中的异构存储设备可认为是云存储的存储节点设备。一主要用途：整合异构存储系统和统一数据管理。优点：与主机无关，不占用主机资源：提高存储设备总的利用率，减少设备数量，降低TCO：构建统一管理平台，简化管理：存储扩容操作简单，对原网改动小，不中断业务，可扩展性好。一缺点：适合于现网复杂、有异构和统一管理的应用：对于单机单存储应用成本偏高。7.4.3.4服务层
服务层管理的对象是一系列可以向用户提供的资源和资源集合的抽象模版，存储系统的资源形态包括对象存储，文件存储、块存储。每种形态包含的具体功能不同，比如对象存储主要包括对象操作、容器操作、租户操作等。文件存储包括文件操作、目录操作等。块存储则包括卷操作、数据管理操作等。7.4.3.5接口层
存储接口提供文件存储接口（NFS、CIFS、POSIX接口）、对象存储接口（REST、SOAP）、块存储接口（SCSI命令）。
8块存储技术要求
8.1块存储在存储系统架构中的位置如图3所示，块存储系统各层具体功能描述如下：a）接口层：为上层各种应用提供SCSI访问接口。b）服务层：分为卷操作功能和数据管理功能。详情参见功能要求说明。c）存储层包含所有可用存储资源。物理资源通过服务层向用户提供服务。用户
用广接门
资源管理平台
存储系统
储资源管理平台
对象存
图3块存储在存储系统架构中的位置接口层！
服务层
存储层！
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8.2功能要求
8.2.1卷操作要求
·iSCSI会话配置
支持配置块存储设备的iSCSI端口，支持iSCSI静态配置。·创建逻辑卷
支持根据用户指令指定的卷大小和卷ID等属性为用户创建指定容量的卷。·删除逻辑卷
将用户指定的卷删除并释放空间。当接收删除卷的指令后，先解除该卷相关的Mapping关系，释放所占用的存储空间。·建立Mapping关系
在块存储设备侧建立卷和服务器的对应关系，将指定的卷分配给指定的服务器供用户使用。·解除Mapping关系
支持在块存储设备侧解除指定的卷与服务器的关联关系·查询卷状态
支持用户查询已创建卷的属性及状态信息，如：卷所属磁盘池或者RAID组、卷容量、归属控制器、当前状态、保护级别等。
·设置卷的属性
能够修改逻辑卷的属性，如：逻辑卷的名称、归属控制器、预取策略、写策略。8.2.2数据管理要求
●数据预拷贝
支持系统实时从硬盘的SMART信息中读取硬盘的状态信息，当发现硬盘错误统计超过设定阀值后，将数据从疑似故障盘中迁移到可用空闲的热备盘，同时向管理人员告警，提醒更换疑似故障盘。·数据重构
系统中某个硬盘出现故障或被拔出时，自动找到系统中的可用空闲热备盘进行数据重构。同时向管理人员告警，提醒更换故障盘。·数据回拷
系统中故障硬盘恢复时，自动将热备盘上数据迁移回已恢复的硬盘上。同时释放热备盘到空闲热备盘池中。
·虚拟快照
支持创建虚拟快照。虚拟快照是对指定LUN的一个完全可用的拷贝，该拷贝包含源LUN在快照激活时间点的静态映像，可以对虚拟快照进行读写，也可以恢复源LUN数据到快照激活时间点，达到对源LUN数据的保护。
·克隆镜像
支持建立克隆镜像，克隆镜像是对指定LUN生成某一时间点物理上完整的数据的静态映像。·远程复制
支持远程复制，远程复制提供不同地理区间数据的同步/异步镜像，保护用户数据，避免灾难性事件带来的损失。
对于同步远程复制，每个主机写请求都同时写主卷和从卷，保证主从卷数据时刻一致。对于异步远程复制，主机写只写到主LUN，在发起同步操作后，增量同步主、从LUN有差异的数据。8.3接口要求
块存储系统接口的各种功能通过SCSI命令实现。6
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8.4非功能要求
8.4.1可靠性要求
a）系统可靠性要求：
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支持7X24h提供服务、支持RAID0/1/3/5/6/10/50等多种RAID级别、支持余配置、热插拔、故障隔离和恢复，以保证系统有较高可用性。b）数据存储可靠性：
支持向用户提供不同级别（如RAID级别，或者是否执行虚拟快照、克隆镜像等）的可靠性；保证单磁盘故障、单节点故障及单机柜故障时数据可靠：支持卷拷贝、快照、镜像功能；支持块存储系统的主机多路径保护功能。
8.4.2可扩展性要求
·系统可扩展性：
支持硬盘框级联和硬盘，硬盘框的在线扩展：支持主流硬盘：若采用集中阵列设备，则需要支持自动精简配置功能。
·支持动态扩容：
在不影响正常服务的情况下进行动态的在线存储容量和处理能力扩容。·支持数据负载均衡
块存储系统在扩容或系统调整后，数据可以实现数据动态负载均衡，负载均衡不影响系统的正常服务。8.4.3安全性要求
支持用户鉴权和分级：支持iSCSICHAP认证：登录命令行采用SSH加密，WEB采用HTTPS加密：支持异常登录锁定。
9文件存储技术要求
9.1文件存储在存储系统架构中的位置文件存储在存储系统架构中的位置如图4所示。用户
川户接口
资源管理平台
你储资源管理
存储系
图4文件存储在存储系统架构中的位置接口层！
服务层
存储层！
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文件存储系统中各层具体功能描述如下：a）接口层：为上层各种应用提供POSIX、NFS、CIFS接口。b）服务层：分为文件与目录操作、文件访问、文件访问控制。详情参见功能要求说明。c）存储层包含所有所有可用存储资源。物理资源通过服务层向用户提供服务。9.2功能要求
9.2.1概述免费标准bzxz.net
文件存储系统主要功能为目录服务、文件服务、文件系统服务和数据管理服务。9.2.2目录服务
支持下述目录操作：
创建目录：
删除目录：
读目录：
修改目录：
移动目录：
复制目录：
重命名目录；
读取目录属性；
修改目录属性；
列举目录：
设置目录共享。
9.2.3文件服务
支持下述文件操作：
a）读文件；
b）写文件；
c）创建文件；
删除文件：
移动文件；
复制文件：
重命名文件：
链接文件：
删除文件链接：
截断文件：
修改文件属性：
获取文件属性；
m）设置文件权限；
获取文件权限。
9.2.4文件系统服务
支持以下文件系统操作：
a）创建文件系统；
b）挂载文件系统；
c）卸载文件系统。
9.2.5数据管理服务
·文件切片
支持文件切片功能并且可配置文件切片大小。·数据迁移
能够在节点之间动态地进行数据迁移。支持多种数据迁移的策略·生命周期管理
系统能够记录文件的创建时间、失效时间，并进行生命周期管理。·数据加密
应支持系统及用户数据加密解密，支持主流加密算法，如MD5、RSA、DES等。9.3接口要求
文件存储系统提供NFS、CIFS、POSXI访问接口。9.4非功能要求
9.4.1可靠性要求
●数据余：
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数据允余功能包括：应支持切片方式的数据元余，可选支持副本方式的数据元余，多个切片或多个副本故障，数据依旧可用。
·系统可靠性
包含整机可靠性、硬盘可靠性、内存可靠性9.4.2扩展性要求
扩展性要求包括容量的可扩展性，以及负载均衡。9.4.3兼容性要求
应支持标准化配件，服务器平台应尽量提供标准化的配件，例如：标准接口的硬盘、内存、亢余电源模块等配件。
9.4.4安全要求
●接入安全
当使用远程接入方式进行存储系统的管理时，通过SSLVPN，IPSecVPN等安全方式远程接入系统：远程命令行访问支持SSH连接：远程WEB方式访问支持HTTPs协议：●数据安全
支持数据的隔离。可以将数据存放到指定的存储设备上：支持数据加密等数据保护机制；支持数据切分功能，需要将数据切分成不同的部分，并将不同的部分存储在不同的硬盘或节点。支持跨域存储，数据能够存放在本地的节点上，也可以存放其他地域的节点上。10对象存储技术要求
10.1对象存储在存储系统架构中的位置如图5所示，对象存储在整个存储系统中的位置比较特殊，一般情况下，它可以架构在其他存储系统上，如文件存储系统等，通过封装出一套标准的对象存储接口，对上层应用或者用户提供标准的对象存储服务。
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