簡介

架構

swift 從架構上可分爲訪問層和存儲層。

訪問層包含 Proxy Node 和 Authentication兩部分，分別負責請求的處理和用戶身份認證。

Proxy Node 上運行有 Proxy Server，Proxy Server 可以使用 Memcached 來進行數據和對象的緩存，以提高用戶訪問速度。
存儲層由一系列的物理存儲節點組成，負責對象數據的存儲。Proxy Node 收到用戶的訪問請求時，會將其轉發到對應的存儲節點上。

存儲層在物理上又分爲以下層次：
- Region：地理上彼此隔絕的區域，如兩個省、兩個州。
- Zone：在每個 Region 內部又劃分了不同的 Zone 來實現硬件上的隔絕。可簡單理解爲一個 Zone 代表一組獨立的存儲節點。
- Storage Node：存儲對象數據的物理節點。
- Device：可簡單理解爲磁盤。
- Partition：Device 上的文件系統中的目錄。

每個 Storage Node 上存儲的對象在邏輯上又由三個層次組成：Account、Container 和 Object 。

與上述三層對應，Storage Node 上運行有三種服務：

swift 爲每個對象都建立了一定量的副本，並且每個副本存放在不同的 Zone 中。

副本是以 Partition 爲單位的。即，對象的副本是通過 Partition 的副本來實現的。

swift 通過以下三種服務來解決副本之間的數據一致性問題：

Auditor：持續掃描磁盤以檢查 Account、Container 和 Object 的完整性。當發現數據不一致時，會對文件進行隔離，然後通過 Replicator 進行恢復。
Updater：創建 Container 時，需要更新其對應的 Account；創建 Object 時，需要更新其對應的 Container。對於那些沒有成功的更新操作，swift 會使用 Updater 繼續處理。
Replicator：負責檢查各個節點上的副本是否一致。當發現不一致時，會將過時的的副本更新爲最新版本，並負責將那些標記爲刪除的數據從物理介質上刪除。

如何將對象與物理存儲位置相映射？swift 通過引入 Ring 來解決此問題。

Ring 記錄了對象與物理存儲位置之間的映射關係。
Account、Container 和 Object 都有自己獨立的 Ring。這些 Ring 由 Proxy Server 來維護。當 Proxy Server 接收到用戶請求時，會根據所操作的實體（Account、Container 或 Object）尋找對應的 Ring，來確定它們的物理存儲位置。
Ring 需要在 swift 部署時使用 swfit-ring-builer 工具構建，之後每次增減存儲節點時，都需要進行重平衡，以保證系統因此而發生遷移的文件數量最少。

爲了減少節點增減所帶來的代價，swift 採用一致性 HASH 算法來構建 Ring。從而使得，當節點數量發生改變時，儘量少地改變已存在的對象與節點間的映射關係，大大減少需要遷移的對象數量。

一致性 HASH 計算過程如下：

以 m=2 爲例：

Ring 的數據結構包含以下三部分：

設備列表：其中每一項都是一個字典，每個字典對應一個 Device，其包含的信息主要有：Device ID、所在的 Region、所在的 Zone、IP 地址、端口號、Device 的權重等。
Partition 分配表（設備查詢表）：其中的每一項（行）都是一個數組，每個數組對應一個副本，數組的長度就是 Partition 的數量（即每一列對應一個 Partition），數組的每個元素就是 Device ID。
Partition 移位值：HASH 之後向右位移的位數。