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【CDS技术揭秘系列 01】阿里云CDS-OSS容灾大揭秘

简介： 本文主要阐述 CDS 产品中 OSS 服务在容灾方面的部署形态以及实现的其本原理。 容灾功能可以保证用户一份数据在多个地方存在冗余备份，当某个机房出现极端异常（比如物理损毁）情况下，数据也不会出现丢失；也可以保障当某个机房出现不可用（比如断电）时，用户向外提供的功能也基本不受影响。
前言
对象存储服务（Object Storage Service，OSS）是阿里云推出的一种海量、安全、低成本、高可靠的云存储服务，适合存放任意类型的文件；容量和处理能力支持任意弹性扩展，并提供多种存储类型以供选用户根据自己的业务特性去选择，可以帮助客户全面优化存储成本；提供数据持久性可达到 99.9999999999%(12个9)，可用性可达 99.995%。
为了更好的将公有云的这种线上能力输出到线下，让线下客户也能享受到上述巨大的技术红利；同时，也为了帮助线下客户有效的降低硬件部署成本，阿里云推出了 Cloud Define Storage(CDS)。本文主要阐述 CDS 产品中 OSS 服务在容灾方面的部署形态以及实现的其本原理。容灾功能可以保证用户一份数据在多个地方存在冗余备份，当某个机房出现极端异常（比如物理损毁）情况下，数据也不会出现丢失；也可以保障当某个机房出现不可用（比如断电）时，用户向外提供的功能也基本不受影响
容灾原理
OSS 包含一个非常重要的后台服务即数据复制服务 DRS（Data Replication Service）。当用户为 Bucket 开通了数据复制服务时（每一个数据复制服务的规则我们称之为复制边）,每当用户上传一个文件， DRS 服务都会收到通知，然后 DRS 服务会自动异步的将该文件“搬运”到数据复制规则中的目的端，整个过程对用户完全透明，用户无需干涉。
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上图是一个跨区域复制的例子，用户为源 Bucket 开通了数据复制服务并配置好了目的端 Bucket 后，DRS 会自动将数据从源 Bucket 复制到目标端 Bucket。
部署架构
简单介绍一下 CDS 线下部署的物理概念。从大到小逐层依次为Cloud(云)、Region(地区)、AZ(可用区)、Cluster(集群)，Bucket(桶)。可以用图说明如下。外面一层可以包括一个或者多个里面一层。
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下面以一朵云下面的多 Region 部署架构更为详细说明，同一个 Region 内部的两个集群 Bucket 之间可以做同城容灾，两个不同 Rregion 内部的两个集群 Bucket 之间可以做异地容灾。
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容灾形态
根据用户不同的容灾场景需求，OSS 提供了不同的容灾形态，主要分为同城容灾，异地容灾(跨区域复制)，跨云复制和两地三中心 四种场景。现在分别一一介绍他们的特点。
1、同城容灾 同城容灾的系统架构如下所示：
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集群 A 和集群 A' 分别部署在同一个 Region 的两个 AZ，集群规划时候这两个集群就被规划成互为容灾集群。当在任何一个集群创建 Bucket 时候，后台都会为这个 Bucket 在两个集群之间开通好双向的数据复制边（也就是两条复制边），数据通过 Bucket 写入到任意一个集群，都能被 DRS 自动异步的复制到另外一个集群。当 Bucket所在的当前集群发生故障时候，可以通过运维平台一键切换将 Bucket 当前所在的集群切换到另外一个集群。由于 Bucket 的名字相同，用户访问 OSS 服务的 Endpoint 也相同，因此用户不需要修改访问 OSS 的域名；整个切换过程对用户透明，基本上不会影响到用户的业务。
同城容灾在用户的使用方面上，是一种非常方便的容灾形态。
2、异地容灾 异地容灾的系统架构图如下：
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异地容灾也叫跨区域复制。由于集群的部署对用户不可见，因此没有画出内部集群部署，只画出了和用户使用相关的 Bucket、Region 和 Endpoint。
如上图所示，同一朵云下面的 Bucket 名字是不能相同的，BucketA 和 BucketB 分别创建在不同的 Region 上面，即 RegionA 和 RegionB，这两个 Region 的域名不相同，分别记为 RegionA-endpoint 和 RegionB-endpoint。用户访问两个 Bucket 的域名就分别是 BucketA.RegionA-endpoint 和 BucketB.RegionB-endpoint。两个 Bucket 之间也开通了两条复制边，数据在任何一个 Region 的 Bucket 写入，都会被 DRS 服务自动异步的复制到另外一个 Region 的 Bucket。当某个 Region 出现整体服务不可用时候，用户需要自己切换业务访问 OSS 的域名，从一个Bucket 的 Endpoint 切换到另外一个 Bucket 的 Endpoint，以保证用户自己的业务不受到影响。
和同城容灾形态相比，异地容灾虽然出现异常时候需要自己切换访问 OSS Bucket 的域名，但因为数据可以备份在两个不同的 Region，所以数据具有更高的安全性。
3、跨云复制 跨云复制的系统架构如下：
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和异地容灾相比，跨云复制唯一不同的是两个 Bucket 分别部署在两朵云上，提供不同云之间的数据复制服务，以满足用户更多的容灾部署形态和需求。因为是两朵云，所以 Bucket 名字是可以相同，但两朵云下面的 Region 的域名仍旧是不相同的。
用户使用这种形式的容灾，当一朵云碰到异常时候，也需要用户自己切换访问 OSS Bucket 的域名，从一朵云切换到另外一朵云上。
4、两地三中心 两地三中心有两种形态。一种是同一朵云下面的两地三中心，即两个 Region 都是同一朵云下面的；另外一种形态是跨云的两地三中心，即其中一个 Region 在一朵云上，另外一个 Region 在另外一朵云上。由于实际部署中，跨云的两地三中心部署形态要多些，因此以跨云的两地三中心举例说明。
严格来说，跨云的两地三中心是属于跨云复制的一种，只是一个 Bucket(bucketA) 是同城容灾类型，另外一个 Bucket(bucketB) 部署在另外一朵云上，是同城容灾和跨云复制的组合; 既 A 和 A' 之间是同城容灾，A/A' 和 B 之间是跨云。在任何一个集群写入数据 (A、A'、B)，数据最后都会在所有的三个集群中都存在，是目前为止备份级别最高的一种容灾形态。
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如上图所示， 源端 BucketA 内部对应两个集群，当一个集群出现异常时候，可以通过一键切换切换到另外一个集群上面，用户不需要改变访问 OSS 的 Bucket 域名；当其中一朵云整体出现异常时候，用户也可以通过修改访问OSS Bucket 域名方式，切换到另外一朵云上面。此种部署形态使数据分布在两个地方，三个集群（简称两地三中心），具有更好的数据安全性。
组合容灾
组合容灾是关于用户创造复制边的一种配置形式，主要是为了向用户提供更多的使用场景。主要分为一对多、多对一、源目一体形式。实际使用过程中，可以是这三种形式的某种或者多种的组合。
1、一对多 如下图所示，向 BucketA 写入数据，数据会自动异步复制到 BucketB 和 BucketC，即一个源端 Bucket 对应多个目标端 Bucket。
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2、多对一 如下图所示，向 BucketB 或者向 BucketC 写入数据，数据会自动异步复制到 BucketA，即多个源 Bucket 对应相同的目标端 Bucket。
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3、源目一体 如下图所示，用户写入 BucketA 的数据会异步复制到 BucketB，用户写入 BucketB 的数据会异步复制到 BucketC；需要注意的是，用户写入 BucketA 的数据不会通过这种形式被传递复制到 BucketC。BucketB 即作为数据复制的目标端，也作为数据复制的源端，所以我们简称为源目一体。
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未来展望
容灾是用户使用数据过程中最基本的应用需求，只有做好了容灾，数据才可能在不同异常情况下都有备份不会出现数据丢失情况。OSS 经过十多年的技术沉淀和打磨，对外提供了丰富的容灾功能可以满足不同用户、不同场景的不同需求，目前已经被广泛的应用于银行、政企等客户，严格保障了客户的数据安全。在数据容灾方面，阿里云的 CDS-OSS 是具有核心竞争力的。
同时，CDS-OSS 的容灾功能仍在持续不断的打磨之中，未来会有更多新功能、新特性提供给用户，持续为用户带来价值。
原创作品：阿里云存储 禅居
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本文为阿里云原创内容，未经允许不得转载。

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