如何管理海量數(shù)據(jù)，是很多企業(yè)都需要解決的問題。要高效管理數(shù)據(jù)并充分發(fā)揮數(shù)據(jù)信息應(yīng)有的價值，前提是要對大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲。

京東大數(shù)據(jù)存儲跨域及分層實踐

下圖是京東數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)圖。

京東數(shù)據(jù)平臺的整體架構(gòu)主要由六部分組成，其中數(shù)據(jù)存儲作為計算存儲層的底層組件支撐著上游的計算引擎調(diào)度，以及更高層的工具層、服務(wù)層和應(yīng)用層。在整個數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)中，底層數(shù)據(jù)存儲起到了基建的作用，是整個大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)。

1. 跨域存儲面臨的問題與解決方案

在跨域存儲架構(gòu)應(yīng)用之前，跨機(jī)房數(shù)據(jù)的同步主要通過業(yè)務(wù)方在不同機(jī)房之間進(jìn)行Distcp實現(xiàn)，這種方式便會存在一些隱患問題：

第一個問題：元數(shù)據(jù)一致性由業(yè)務(wù)方保證，數(shù)據(jù)遷移需要業(yè)務(wù)介入，成本高時間長。

第二個問題：跨機(jī)房的流量不受控，影響同步任務(wù)，需要借助外部調(diào)度系統(tǒng)和存儲。 

第三個問題：產(chǎn)生多份冗余數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)共享和同步成本高，比如在不同機(jī)房不同數(shù)據(jù)節(jié)點間載入了多份相同數(shù)據(jù)，導(dǎo)致冗余。

第四個問題：不具備多機(jī)房集群的容災(zāi)系統(tǒng)，未充分利用多機(jī)房優(yōu)勢。

（1）跨越存儲的架構(gòu)

基于以上，京東大數(shù)據(jù)平臺在底層存儲模塊設(shè)計了一個跨域數(shù)據(jù)同步功能來解決歷史數(shù)據(jù)存儲同步帶來的問題。選擇在底層解決該問題不僅可以把控跨域數(shù)據(jù)的一致性，還提供了業(yè)務(wù)無感知的跨域數(shù)據(jù)同步與分享功能，以減少業(yè)務(wù)方重復(fù)工作，使存儲系統(tǒng)具備跨域遷移和跨域容災(zāi)的能力。

京東該跨域存儲架構(gòu)的主要思路是通過“全量存儲+全網(wǎng)拓?fù)洹?/strong>，實現(xiàn)跨機(jī)房故障域，最終實現(xiàn)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)異地容災(zāi)及跨機(jī)房存儲能力。

（2）跨域存儲——跨域數(shù)據(jù)流

在實現(xiàn)跨域存儲過程中，采用了兩種數(shù)據(jù)流方式：

• 異步數(shù)據(jù)流

將數(shù)據(jù)先寫到本地機(jī)房，再通過namenode（NN）自動進(jìn)行跨域同步。該數(shù)據(jù)傳輸方式寫入性能與現(xiàn)有未跨域場景一致，同步時延優(yōu)于 distcp 方案。

• 同步數(shù)據(jù)流

建立pipeline數(shù)據(jù)管道，串聯(lián)機(jī)房全部datanode（DN），一次將數(shù)據(jù)同步。該種傳輸方式針對數(shù)據(jù)一致性和可靠性要求高的業(yè)務(wù)。

（3）跨域存儲——拓?fù)渑c機(jī)房感知

拓?fù)渑c機(jī)房感知是解決“節(jié)點定位”這一跨域存儲核心問題的關(guān)鍵模塊。基于該模塊可控制數(shù)據(jù)塊分布和控制客戶端流量。該模塊主要從兩個方面解決問題：

• 拓?fù)涔芾?/strong>?

通過改造節(jié)點的拓?fù)浞绞剑谕負(fù)涔芾碇性黾右粋€機(jī)房維度，同時選塊邏輯要基于全網(wǎng)拓?fù)淠K進(jìn)行適配，以兼容多機(jī)房。

• 機(jī)房感知?

針對跨域版本的客戶端，可通過在RPC頭部攜帶機(jī)房信息，以便識別和檢索；針對不支持跨域版本的客戶端，可通過京東網(wǎng)絡(luò)服務(wù)團(tuán)隊提供的ip映射到機(jī)房的服務(wù)， 實現(xiàn)客戶端對應(yīng)機(jī)房的檢索和查詢。

（4）跨域存儲——跨域標(biāo)識

跨域標(biāo)識模塊是解決“數(shù)據(jù)跨機(jī)房存放”問題的關(guān)鍵設(shè)計，我們采用一個支持副本和EC的屬性標(biāo)簽來描述數(shù)據(jù)的跨域?qū)傩浴C包含數(shù)據(jù)塊和校驗塊兩種類型，相對于副本模式其跨域同步的支持更加復(fù)雜，需要支持在同機(jī)房內(nèi)的數(shù)據(jù)重構(gòu)和重構(gòu)條件不具備時的跨域數(shù)據(jù)拷貝，以減少 EC 數(shù)據(jù)在跨域場景下的跨域同步流量。

加快整體跨域數(shù)據(jù)處理的速度，采用了三種方法：

• 將元數(shù)據(jù)固化在XATTR上
• 在內(nèi)存上構(gòu)建了Inode Proto
• 在每個數(shù)據(jù)塊上，創(chuàng)建塊屬性標(biāo)識

（5）跨域存儲——跨域補(bǔ)塊及流控

針對跨域補(bǔ)塊和流控，采用了三種方法保證了性能：

• 在處理跨域補(bǔ)塊時遵從的原理是跨域處理與原有流程隔離，保證新增的跨域處理流程不影響原先同機(jī)房的補(bǔ)塊處理，在遇到機(jī)房網(wǎng)絡(luò)中斷等極端情況可以保障單機(jī)房元數(shù)據(jù)服務(wù)可用。
• 新增異步跨域更新器，結(jié)合跨域標(biāo)簽屬性，實現(xiàn)HA切換接續(xù)補(bǔ)塊，解決存量數(shù)據(jù)問題。
• 采用CR-Checker程序替代原有的DistCopy任務(wù)，可以將原先的跨集群同步任務(wù)平滑升級成跨域同步任務(wù)，最大限度減少跨域架構(gòu)升級對原有存量任務(wù)的沖擊。

2. 分層存儲面臨的問題與解決方案

京東的數(shù)據(jù)分層存儲是為了解決原有框架所存在的問題，主要是：冷熱數(shù)據(jù)未區(qū)分對待的問題、不同硬件類型未區(qū)分對待的問題，以及數(shù)據(jù)治理工作推進(jìn)困難的問題。

（1）分層存儲的架構(gòu)

京東分層存儲的架構(gòu)，整個框架主要是在NN內(nèi)部實現(xiàn)的：

• 分層策略配置：提供外部API下發(fā)及內(nèi)部配置。
• 分層配置API：提供分層策略下發(fā)接口，外部可通過離線數(shù)據(jù)分析及業(yè)務(wù)側(cè)下發(fā)分層邏輯。
• 內(nèi)置分層策略：可配置和動態(tài)刷新的分層策略，默認(rèn)通過訪問監(jiān)控器統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行LRU分層策略配置。
• 標(biāo)簽管理器：實現(xiàn)目錄標(biāo)簽和節(jié)點標(biāo)簽管理，指導(dǎo)選塊模塊及分布校驗器等模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移。
• 數(shù)據(jù)分布校驗器：實現(xiàn)對新增數(shù)據(jù)的分布校驗，指導(dǎo)數(shù)據(jù)按照標(biāo)簽進(jìn)行分布。
• 存量數(shù)據(jù)滿足器：對存量數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描驗證，指導(dǎo)存量數(shù)據(jù)塊遷移；實現(xiàn)數(shù)據(jù)生命周期管理功能。

?（2）分層存儲——核心設(shè)計

分層存儲的核心設(shè)計，可以分為兩個模塊，一個是元數(shù)據(jù)上根據(jù)目錄樹進(jìn)行標(biāo)簽管理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行冷熱數(shù)據(jù)分配；另一塊是節(jié)點拓?fù)錁洌捎锰摂M多拓?fù)錁湓谶壿嬌蠈⒉煌瑯?biāo)簽的節(jié)點進(jìn)行區(qū)分，不同標(biāo)簽類型會有自己獨立的拓?fù)錁洌瑢崿F(xiàn)更高效的選節(jié)點性能。虛擬拓?fù)錁溆袃煞N更新方式，分別為根據(jù)節(jié)點權(quán)重進(jìn)行異步更新和上下線數(shù)據(jù)進(jìn)行同步更新。

?增量數(shù)據(jù)和存量數(shù)據(jù)在處理流程上有以下差異：

• 增量數(shù)據(jù)：對于寫入請求，先判斷標(biāo)簽，然后根據(jù)匹配對應(yīng)節(jié)點，寫入數(shù)據(jù)。
• 存量數(shù)據(jù)：后臺數(shù)據(jù)分布校驗會掃描數(shù)據(jù)的標(biāo)簽，基于虛擬拓?fù)錁淦ヅ鋵?yīng)的節(jié)點，然后完成數(shù)據(jù)遷移或轉(zhuǎn)換。

以上內(nèi)容節(jié)選自吳維偉老師的《京東大數(shù)據(jù)存儲跨域及分層實踐》。