南加州大學和Facebook共同完成的Erasure Code演進——LRC，通過增加本地存儲容量，提升了平均無故障時間，并減少恢復數據的開銷。

作為云計算的核心系統之一，存儲系統直接影響了整個系統的成本。七牛云存儲CEO許式偉 表示：

我第一個云存儲的講座就已經講了成本在云存儲里面的重要性。實際上我更進一步說到要想在Erasure Code上更進一步只有成本轉嫁，用p2p。

金山云CTO楊鋼在近期接受CSDN采訪時表示：“金山云在創(chuàng)立初就采用了Erasure Code。”

作為OpenStack的對象存儲項目Swift，自然要對存儲成本進行有效的控制。不過要在成本、數據持久性(durability)和性能之間找到平衡，并非那么容易。

在官方發(fā)行版中的Swift是不具備Erasure Code功能的，但SwiftStack已經實現了Swift+Erasure Code。相信支持Erasure Code功能的Swift不久將會出現在官方發(fā)行版中。

不過，Swift+Erasure Code并非完美，這種算法會大量增加網絡負載。Joe Arnold透露，Swift會提供Erasure Code和傳統3副本兩種策略，供用戶選擇。而 LRC通過增加本地存儲來降低數據恢復時對網絡資源的消耗，也許這是Swift未來更需要的策略。以下為博客摘譯：

沒有免費的午餐

CAP原理告訴我們，在數據一致性(Consistency )、可用性(Availability )和分區(qū)容錯性(Partition tolerance)三者中只能同時滿足兩者。Swift優(yōu)先考慮可用性和分區(qū)容錯性。

即當某個分區(qū)發(fā)生故障，系統將容忍這一故障分區(qū)繼續(xù)響應服務請求。因為Swift可以恢復故障分區(qū)的數據，集群的任何部分依然可以提供服務。

可用性是分區(qū)帶來的巨大的好處。此外，分區(qū)還帶來許多其它優(yōu)勢：

延遲和重建

Swift的大部分客戶都對并發(fā)性和延遲時間有著全天候的要求。在數據恢復過程中，讀請求由一個存儲卷提供支持。這意味著較少的網絡流量和CPU負荷，最終用戶感知到的等待時間非常短。

失敗處理對于數據恢復系統而言也非常簡單。當一個磁盤損壞并被替換后，任何其它包含副本的磁盤都能將數據直接拷貝到被替換的磁盤。這種簡單的拷貝方式只需很低的CPU處理能力，并且不需要與集群中的許多服務器并發(fā)連接。

復制和區(qū)域(Regions)

在目前的Swift副本模型中，集群內的所有數據被拷貝多次。在SwiftStack的單集群中，我們推薦采用3副本策略;在雙集群和全球規(guī)模的分布式系統中，推薦采用n*2策略，即每個集群都使用2副本。這種策略給予集群強壯的持久性和可用性，因為當分區(qū)發(fā)生故障時，分散在本地的副本會響應訪問請求，替代需通過網絡重新組裝的數據。

在保持已有策略的優(yōu)勢的同時，為什么不使用Erasure Code來即減少數據密集程度呢?

在Swift上使用Erasure Code

我們將在產品中集成Erasure Code策略，并根據實際應用場景權衡并作出選擇。

存儲架構——Ring

Swift目前使用稱之為“Ring”環(huán)形數據架構，這種架構在集群內建立分布式的分區(qū)空間。分區(qū)空間是Swift數據副本策略的核心，它可以讓Swift快速、簡單的進行同步。當Swift的組件需要進行數據交互時，通過在Ring中進行本地快速查詢，為每個副本選擇最適合的分區(qū)。

圖：Swift的哈希Ring

在Swift中使用了3個環(huán)形架構存儲不同類型的數據。一個用于存儲賬戶信息(各租戶的用戶信息)，第二個環(huán)用于容器(所以非常方便任意賬戶下的對象)，第三個環(huán)用于對象副本。為了支持Erasure Code，據需要建立第四個環(huán)，用于存儲Erasure Code校驗塊。

寫入

在Swift集群中，代理服務器不斷的選擇適當的存儲節(jié)點發(fā)出請求。當請求存儲一個對象時，代理層將對這個對象進行Erasure Code編碼生成校驗塊，這些校驗塊再不斷的寫入到擇適當的分區(qū)中。

讀取

當請求讀取一個Erasure Code的對象時，代理層會同存儲服務器間建立適合的連接，并對目標對象進行解碼，最后將解碼后的數據發(fā)送到客戶端。當發(fā)生某個磁盤故障時，Erasure Code的優(yōu)勢就發(fā)揮出來了，只要有足夠的校驗塊就可以重建對象中丟失的部分。

重建

在代理層進行編碼是有一些優(yōu)勢的。首先，Swift已經這么做了，我們選擇站在了巨人的肩膀上。其次，代理服務器上已經準備了強大的CPU，把編碼工作放在這里能更好的發(fā)揮CPU的性能。在真實應用場景中，存儲容量增速要遠遠超過并發(fā)訪問增長需求，因此，編碼工作在代理服務器中能夠保持低成本運行。

Handoff Locations策略

在Swift中已經使用了handoff locations概念，來應對存儲數據時發(fā)生的硬件或鏈接故障。同時，當在本地主存儲中找不到校驗數據是，節(jié)點知道如何從相鄰的節(jié)點找到到它。

復制

使用Erasure Code時，我們使用重構器來掃描數據塊。Erasure Code的“重構器”檢查相鄰數據塊來確保每個數據塊是可用的。若出現故障或者缺損，重構器可以重建塊并將其復制到缺損處。

使用Erasure Code時，我們依然沿用了這種策略比對數據。Erasure Code的“重構器”等同于原有的三副本的恢復形式，通過以快速檢查相鄰塊，以確保個別塊保持可用。若出現故障或者缺損，重構器可以重建塊并將其復制到缺損處。

容器的粒度控制

Swift的容器與AWS S3的 Buckert很相似。他們可以很方便的修改某個賬戶下的對象的屬性，如修改訪問控制列表(ACL)。容器非常善于管理一套存儲策略，如副本數量或Erasure Code。

用不同的設備實現Erasure Code

只要增加數據Ring(詳見上文)，就能在不同的物理設備上實現Erasure Code。例如，如果分層數據用于歸檔，就可以使用密度更高的服務器部署，從而降低成本。

如何權衡

非常簡單，Erasure Code校驗文件比文件副本更廣泛的存儲在服務器中。這就導致數據在讀取過程中必須在節(jié)點間創(chuàng)建更多的連接，這會讓整個系統更加復雜，出現故障的可能性更高，響應請求的時延增長。編碼、解碼過程也會增加CPU的負擔。所有這一切都是要考慮的。