凡分布式系統(tǒng)，都不可避免地要應(yīng)對一致性要求。

但在分布式系統(tǒng)中，很少有產(chǎn)品啟用緩存。因為除了需要采用NVRAM/NVDIMM來做掉電保護(hù)之外，最重要的是解決分布式緩存的一個關(guān)鍵問題——Cache Coherency（緩存一致性）。

➤ 這個問題，戴爾易安信Isilon解決了。

一騎絕塵的橫向擴(kuò)展NAS.....

戴爾易安信的Isilon是一個分布式集群NAS系統(tǒng)，支持主流的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)、對象、REST、SWIFT、HDFS等訪問協(xié)議。Isilon系統(tǒng)分為三個子型號：F、H、A。

Isilon F800 All-Flash▼

Isilon還擁有一系列的數(shù)據(jù)管理軟件功能，包括：INSIGHTIQ、SMARTPOOLS、SMARTQUOTAS、SMARTCONNECT、SNAPSHOTIQ、CLOUDPOOLS、SMARTDEDUPE、SYNCIQ、SMARTLOCK、ASPERA。

Isilon的核心是OneFS集群文件系統(tǒng)。作為一個分布式、對稱式、并行集群文件系統(tǒng)，OneFS將傳統(tǒng)存儲體系結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)、卷管理器和數(shù)據(jù)保護(hù)三層合并為一個統(tǒng)一的軟件層，從而構(gòu)建了一個跨集群中所有節(jié)點(diǎn)的單一智能文件系統(tǒng)。

分布式緩存的挑戰(zhàn).....

OneFS屬于對稱式集群，這意味著任何一個節(jié)點(diǎn)均可以承載I/O訪問，由此也帶來一個問題，比如節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2同時緩存了數(shù)據(jù)A，Host1向節(jié)點(diǎn)1發(fā)起寫請求更改了數(shù)據(jù)A為B，那么此時節(jié)點(diǎn)2上的數(shù)據(jù)A就必須立即作廢。

我們不妨先看看PowerMax這個分布式集群SAN系統(tǒng)是如何處理緩存一致性問題的。戴爾易安信的PowerMax采用Hash方式來確定某個數(shù)據(jù)塊唯一的緩存節(jié)點(diǎn)，這樣就不存在緩存一致性的問題，但代價是需要跨節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)流量，而不僅僅是控制流量，因為此時數(shù)據(jù)需要在多個節(jié)點(diǎn)中傳來傳去。

比如數(shù)據(jù)塊A只能緩存在節(jié)點(diǎn)1，如果節(jié)點(diǎn)2需要訪問數(shù)據(jù)塊A，則先計算Hash得出數(shù)據(jù)塊A所在的節(jié)點(diǎn)，然后向該節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求讓其傳遞數(shù)據(jù)塊A的部分或全部到節(jié)點(diǎn)2，再將數(shù)據(jù)發(fā)送給Host端，同時節(jié)點(diǎn)2將數(shù)據(jù)塊A從其本地緩沖區(qū)刪除，不能作為下次訪問使用，因為節(jié)點(diǎn)2根本不知道數(shù)據(jù)塊A在其他節(jié)點(diǎn)上是否已經(jīng)發(fā)生了變化。

Isilon如何實現(xiàn)緩存一致性.....

這時大家自然想到，如果數(shù)據(jù)塊A的變化情況能讓集群中所有節(jié)點(diǎn)都知道，廣播出去，不就可以保證數(shù)據(jù)一致性了么？

沒錯，多核心多CPU其實也是一個分布式集群，它就是這么管理緩存的，借助于核間、片間高帶寬低時延網(wǎng)絡(luò)，能夠讓分布式緩存的訪存時延降低到一個可接受的范圍內(nèi)。緩存一致性協(xié)議規(guī)定了多個緩存之間在什么時候傳送什么消息、以什么方式問答等。比如Intel使用MESIF協(xié)議，AMD使用MOESI協(xié)議。

Isilon的OneFS采用了與CPU類似的緩存一致性協(xié)議實現(xiàn)了緩存一致性，而開發(fā)這套協(xié)議需要相當(dāng)?shù)募夹g(shù)水平。

Isilon采用Infiniband互聯(lián)，以Sockets Direct Protocol (SDP) over  InfiniBand (IB)實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間同步，采用MESI協(xié)議實現(xiàn)緩存一致性。

MESI表示每個緩存行的4種狀態(tài)：

 M  – Modified: The data exists only in local cache, and has been changed from the value in shared cache. Modified data is typically referred to as dirty.

 E  – Exclusive: The data exists only in local cache, but matches what is in shared cache. This data is often referred to as clean.

 S  – Shared: The data in local cache may also be in other local caches in the cluster.

  I  – Invalid: A lock (exclusive or shared) has been lost on the data

每個節(jié)點(diǎn)均記錄本地緩存行的狀態(tài)，決定是否要發(fā)出廣播。比如訪問一個E狀態(tài)的緩存行，就無需通知其他節(jié)點(diǎn)，因為E表示該緩存行只存在于本地，其他節(jié)點(diǎn)沒有緩存。

不得不說，Isilon通過軟件把CPU集群所采用的緩存一致性協(xié)議搬移到了集群節(jié)點(diǎn)間，這種正宗的分布式緩存實現(xiàn)，在市面上的分布式集群系統(tǒng)中是不多見的。所謂品質(zhì)決定市場表現(xiàn)，Isilon之所以能成為全球存儲市場上的橫向擴(kuò)展架構(gòu)典范，與其獨(dú)特的開創(chuàng)性特色是分不開的。