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书书书犐犆犛３５．２４０．０１犔７０中华人民共和国国家标准犌犅／犜３７７３７—２０１９信息技术 云计算 分布式块存储系统总体技术要求犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔—犆犾狅狌犱犮狅犿狆狌狋犻狀犵—犌犲狀犲狉犪犾狋犲犮犺狀犻狇狌犲狉犲狇狌犻狉犲犿犲狀狋狊狅犳犱犻狊狋狉犻犫狌狋犲犱犫犾狅犮犽狊狋狅狉犪犵犲狊狔狊狋犲犿２０１９０８３０发布２０２００３０１实施国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会发布目 次前言Ⅰ…………………………………………………………………………………………………………１ 范围１………………………………………………………………………………………………………２ 规范性引用文件１…………………………………………………………………………………………３ 术语和定义、缩略语１……………………………………………………………………………………… ３．１ 术语和定义１………………………………………………………………………………………… ３．２ 缩略语２………………………………………………………………………………………………４ 云计算分布式块存储系统架构２…………………………………………………………………………５ 要求３……………………………………………………………………………………………………… ５．１ 资源管理功能要求３………………………………………………………………………………… ５．２ 系统管理功能要求７………………………………………………………………………………… ５．３ 可扩展要求１０………………………………………………………………………………………… ５．４ 兼容性要求１１………………………………………………………………………………………… ５．５ 安全性要求１１…………………………………………………………………………………………犌犅／犜３７７３７—２０１９前 言 本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—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。本标准由全国信息技术标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ２８）提出并归口。本标准起草单位：中移（苏州）软件技术有限公司、中国电子技术标准化研究院、阿里云计算有限公司、华为技术有限公司、新华三技术有限公司、浪潮电子信息产业股份有限公司、北京京东尚科信息技术有限公司、航天云宏技术有限公司、中国电子科技集团公司第二十八研究所、深圳赛西信息技术有限公司、东莞中国科学院云计算产业技术创新与育成中心、北京初志科技有限公司、星辰天合（北京）数据科技有限公司、快威科技集团有限公司、烽火通信科技股份有限公司、中山大学、中国舰船研究院。本标准主要起草人：汤永伟、王泽胜、吴涛、杨丽蕴、马涛、周景才、张天洁、王东旭、陈盼、王洁萍、张在贵、刘峤、陈志峰、王典威、严红、贾立国、闫飞、耿航、韩飞、刘晨、易晶晶、陈刚、王光杰、温武少、万海、马辰。Ⅰ犌犅／犜３７７３７—２０１９信息技术 云计算 分布式块存储系统总体技术要求１ 范围本标准规定了分布式块存储系统的资源管理功能要求、系统管理功能要求、可扩展要求、兼容性要求和安全性要求。本标准适用于分布式块存储系统的研发和应用。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。ＧＢ／Ｔ３２４００—２０１５ 信息技术 云计算 概览与词汇３ 术语和定义、缩略语３．１ 术语和定义ＧＢ／Ｔ３２４００—２０１５界定的以及下列术语和定义适用于本文件。３．１．１块 犫犾狅犮犽存储在计算机中数据信息的集合，从用户角度看到的数据是块形式存在的。３．１．２分布式块存储系统 犱犻狊狋狉犻犫狌狋犲犱犫犾狅犮犽狊狋狅狉犪犵犲狊狔狊狋犲犿由多个相对独立的存储节点组成，节点之间通过网络连接起来形成提供块接口和管理功能的存储系统。３．１．３卷 狏狅犾狌犿犲块存储系统中物理空间的逻辑分区，为虚拟机（ＶＭ）或物理机提供裸设备方式进行数据存取。可以进行创建、删除、扩展等操作。３．１．４快照 狊狀犪狆狊犺狅狋卷在某个时间点的副本。３．１．５精简配置 狋犺犻狀狆狉狅狏犻狊犻狅狀犻狀犵一项容量分配的技术，根据该项应用实际所需要的容量，实时分配给应用程序。３．１．６厚置备 狋犺犻犮犽狆狉狅狏犻狊犻狅狀一项容量分配技术，一次性划分指定的存储空间的应用。１犌犅／犜３７７３７—２０１９３．１．７存储池 狊狋狅狉犪犵犲狆狅狅犾逻辑卷中数据块的分布范围。３．２ 缩略语下列缩略语适用于本文件。ＡＰＩ：应用编程接口（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＩｎｔｅｒｆａｃｅ）ＣＬＩ：命令行接口（ＣｏｍｍａｎｄＬｉｎｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ）ＣＰＵ：中央处理单元（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）ＦＣＰ：光纤通道协议（ＦｉｂｒｅＣｈａｎｎｅｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）ＩＤ：身份标识码（Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）Ｉ／Ｏ：输入／输出（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ＩＯＰＳ：每秒进行读写操作的次数（Ｉｎｐｕｔ／ＯｕｔｐｕｔＯｐｅｒａｔｉｏｎｓＰｅｒＳｅｃｏｎｄ）ｉＳＣＳＩ：互联网小型计算机系统接口（ＩｎｔｅｒｎｅｔＳｍａｌｌＣｏｍｐｕｔｅｒＳｙｓｔｅｍＩｎｔｅｒｆａｃｅ）ＭＢＰＳ：兆比特每秒（ＭｉｌｌｉｏｎＢｉｔｓＰｅｒＳｅｃｏｎｄ）ＮＢＤ：网络块设备（ＮｅｔｗｏｒｋＢｌｏｃｋＤｅｖｉｃｅ）ＱｏＳ：服务质量（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）ＲＥＳＴ：表现层状态转移（ＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎａｌＳｔａｔｅＴｒａｎｓｆｅｒ）ＳＬＡ：服务级别协议（ＳｅｒｖｉｃｅＬｅｖｅｌＡｇｒｅｅｍｅｎｔ）ＶＭ：虚拟机（ＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅ）４ 云计算分布式块存储系统架构分布式块存储系统功能架构如图１所示，分为如下模块：ａ） 物理层：物理层要求不在本标准范畴内。ｂ） 块存储资源管理：负责对分布式块存储资源的管理，并向资源管理系统提供ＡＰＩ。向资源管理系统提供的ＡＰＩ能力包括卷管理配置、卷操作、业务计量和监控信息上报等。ｃ） 系统管理：分布式块存储系统管理包括配置管理、操作维护、系统监控、日志等模块，并可以通过图形用户界面，操作维护人员可以实现对分布式块存储系统的管理。分布式块存储系统与其他系统主要通过以下几种接口对接：ａ） 资源管理接口：针对资源管理系统的接口采用ＲＥＳＴＡＰＩ、ＣＬＩ等方式实现，提供资源信息查询、卷配置操作等功能接口。ｂ） 系统管理接口：针对运维管理系统的接口采用ＲＥＳＴＡＰＩ、ＣＬＩ等方式实现，提供监控告警数据的采集，以及资源的配置管理等接口。ｃ） 主机访问接口：为计算系统提供块设备（ｉＳＣＳＩ／ＦＣＰ／客户端方式）访问接口，支持物理主机系统和虚拟化主机系统。虚拟化环境下可以直接将裸设备透过虚拟化层直接映射给虚拟机，存储和计算系统通过网络进行互联。２犌犅／犜３７７３７—２０１９图１ 分布式块存储系统架构 分布式块存储系统内部通过以下接口对接：存储服务器之间通过特定协议互联，实现心跳和数据交互。元数据服务器一般通过Ｐａｘｏｓ算法来实现Ｌｅａｄｅｒ的选举，元数据服务器掌握着集群的信息，如磁盘状态、节点状态、卷的状态等，也会将这些信息通过特定协议下发到各存储节点，最终各存储节点可以获得一致的集群状态视图。５ 要求５．１ 资源管理功能要求５．１．１ 创建卷５．１．１．１ 功能描述在存储系统中根据指令要求创建指定容量的卷。５．１．１．２ 功能要求创建卷满足如下功能：ａ） 应支持指定卷的大小；ｂ） 应支持指定卷的名称；ｃ） 可支持指定卷的副本数或者纠删码模型；ｄ） 可支持指定卷ＱｏＳ（吞吐率和ＩＯＰＳ范围）；ｅ） 可支持指定卷所在的存储池；ｆ） 可支持指定卷的类型（精简或者厚置备），如果是精简模式，需提供实际容量大小。３犌犅／犜３７７３７—２０１９５．１．２ 删除卷５．１．２．１ 功能描述释放卷空间。５．１．２．２ 功能要求删除卷满足如下功能：ａ） 对目标卷进行删除操作前，应解除该卷以及其快照与计算资源的挂载关系；ｂ） 删除后的目标卷应释放卷所占用的存储空间；ｃ） 删除卷后，根据卷创建的快照／克隆应一并删除。５．１．３ 挂载卷５．１．３．１ 功能描述建立卷和计算资源的对应关系，分配资源管理系统指定的卷给指定的计算资源，供用户使用。５．１．３．２ 功能要求挂载卷满足如下功能：ａ） 应与计算系统交互，将卷挂载给对应的主机；ｂ） 应更新卷的状态。５．１．４ 卸载卷５．１．４．１ 功能描述解除指定的卷与计算资源的关联关系。５．１．４．２ 功能要求卸载卷满足如下功能：ａ） 应从主机确认该卷已经从计算资源上分离；ｂ） 应更新卷的状态。５．１．５ 卷扩容５．１．５．１ 功能描述增加卷容量。５．１．５．２ 功能要求卷扩容满足如下功能：ａ） 卷容量信息保持和扩容配置信息一致；ｂ） 处于未挂载状态的卷应支持扩容；ｃ） 已挂载的卷可支持在线扩容；ｄ） 已挂载的卷应支持离线扩容。４犌犅／犜３７７３７—２０１９５．１．６ 查询卷５．１．６．１ 功能描述获取卷的属性及状态信息。通过状态信息查询，用户可获知当前卷的创建进展信息。５．１．６．２ 功能要求查询卷满足如下功能：ａ） 应支持接收资源管理系统的指令，根据卷ＩＤ／ＮＡＭＥ反馈该卷的状态及其属性信息；ｂ） 卷信息应包括但不限于该卷的容量和目前所处的状态；ｃ） 可支持根据卷ＩＤ／ＮＡＭＥ等信息进行分表查询。５．１．７ 卷拷贝５．１．７．１ 功能描述完全复制某一时间点的卷的全部内容。５．１．７．２ 功能要求卷拷贝满足如下功能：ａ） 将源数据卷的数据基于某一时间点完全生成目标卷；ｂ） 复制出的数据卷应支持读写操作，并对源卷无影响。５．１．８ 犙狅犛５．１．８．１ 功能描述限定卷ＩＯＰＳ、ＭＢＰＳ等各类服务性能边界。５．１．８．２ 功能要求ＱｏＳ满足如下功能：ａ） 应支持用户针对指定卷设置其服务性能边界，该设置仅作用于所设置的卷，对其他卷不产生直接影响；ｂ） 可支持卷在线设置其服务性能边界。５．１．９ 创建快照５．１．９．１ 功能描述创建某一时间点的卷的副本。对快照出的数据卷可以进行读写操作。快照可以基于卷生成，也可基于快照生成。５．１．９．２ 功能要求创建快照满足如下功能：ａ） 创建源数据卷的快照，记录快照卷与源数据卷的对应关系；ｂ） 应返回创建成功的快照卷ＩＤ、容量和目前所处状态等信息；ｃ） 应支持源卷的数据恢复到快照时间点的状态。５犌犅／犜３７７３７—２０１９５．１．１０ 删除快照５．１．１０．１ 功能描述删除已有卷的快照。５．１．１０．２ 功能要求删除快照满足如下功能：ａ） 对快照进行删除操作前，首先解除该快照相关的映射关系，快照是可用的状态；ｂ） 快照在挂载状态下，删除快照失败；ｃ） 删除快照与源卷的对应关系；ｄ） 删除后的快照所占用的存储空间完全释放，并返回块存储系统的存储池中为新的需求所用。５．１．１１ 卷监控５．１．１１．１ 功能描述查看指定的卷的详细监控信息。５．１．１１．２ 功能要求卷监控满足如下功能：ａ） 监控信息应包括但不限于卷的ＩＯＰＳ、吞吐量、Ｉ／Ｏ响应延迟、磁盘利用率；ｂ） 应支持卷的历史监控信息查询。５．１．１２ 精简配置５．１．１２．１ 功能描述精简配置是指系统可以创建随着应用需求而不断增长的存储卷的功能。５．１．１２．２ 功能要求精简配置满足如下功能：ａ） 应支持卷的精简配置；ｂ） 精简配置卷对前端应用透明。５．１．１３ 压缩５．１．１３．１ 功能描述压缩模块自动对写入的数据块进行压缩处理，然后再将压缩后数据写入存储空间。５．１．１３．２ 功能要求压缩满足如下功能：ａ） 可支持开启、关闭压缩功能。ｂ） 可支持合并压缩数据块。ｃ） 可配置压缩率的阈值。压缩模块计算该次压缩节省的空间是否低于阈值，如果低于阈值，则不压缩保存，避免解压缩带来的读性能的损耗。６犌犅／犜３７７３７—２０１９５．１．１４ 去重５．１．１４．１ 功能描述写入的数据块和存储的已写入的块自动进行校验对比，消除重复数据