簡介： 本文主要闡述 CDS 產品中 OSS 服務在容災方面的部署形態以及實現的其本原理。 容災功能可以保證用戶一份數據在多個地方存在冗余備份，當某個機房出現極端異常（比如物理損毀）情況下，數據也不會出現丟失；也可以保障當某個機房出現不可用（比如斷電）時，用戶向外提供的功能也基本不受影響。
前言
對象存儲服務（Object Storage Service，OSS）是阿里雲推出的一種海量、安全、低成本、高可靠的雲存儲服務，適合存放任意類型的文件；容量和處理能力支持任意彈性擴展，並提供多種存儲類型以供選用戶根據自己的業務特性去選擇，可以幫助客戶全面優化存儲成本；提供數據持久性可達到 99.9999999999%(12個9)，可用性可達 99.995%。
為了更好的將公有雲的這種線上能力輸出到線下，讓線下客戶也能享受到上述巨大的技術紅利；同時，也為了幫助線下客戶有效的降低硬件部署成本，阿里雲推出了 Cloud Define Storage(CDS)。本文主要闡述 CDS 產品中 OSS 服務在容災方面的部署形態以及實現的其本原理。容災功能可以保證用戶一份數據在多個地方存在冗余備份，當某個機房出現極端異常（比如物理損毀）情況下，數據也不會出現丟失；也可以保障當某個機房出現不可用（比如斷電）時，用戶向外提供的功能也基本不受影響。
容災原理
OSS 包含一個非常重要的后台服務即數據復制服務 DRS（Data Replication Service）。當用戶為 Bucket 開通了數據復制服務時（每一個數據復制服務的規則我們稱之為復制邊）,每當用戶上傳一個文件， DRS 服務都會收到通知，然后 DRS 服務會自動異步的將該文件“搬運”到數據復制規則中的目的端，整個過程對用戶完全透明，用戶無需干涉。
上圖是一個跨區域復制的例子，用戶為源 Bucket 開通了數據復制服務並配置好了目的端 Bucket 后，DRS 會自動將數據從源 Bucket 復制到目標端 Bucket。
部署架構
簡單介紹一下 CDS 線下部署的物理概念。從大到小逐層依次為Cloud(雲)、Region(地區)、AZ(可用區)、Cluster(集群)，Bucket(桶)。可以用圖說明如下。外面一層可以包括一個或者多個里面一層。
下面以一朵雲下面的多 Region 部署架構更為詳細說明，同一個 Region 內部的兩個集群 Bucket 之間可以做同城容災，兩個不同 Rregion 內部的兩個集群 Bucket 之間可以做異地容災。
容災形態
根據用戶不同的容災場景需求，OSS 提供了不同的容災形態，主要分為同城容災，異地容災(跨區域復制)，跨雲復制和兩地三中心 四種場景。現在分別一一介紹他們的特點。
1、同城容災
同城容災的系統架構如下所示：
集群 A 和集群 A' 分別部署在同一個 Region 的兩個 AZ，集群規划時候這兩個集群就被規划成互為容災集群。當在任何一個集群創建 Bucket 時候，后台都會為這個 Bucket 在兩個集群之間開通好雙向的數據復制邊（也就是兩條復制邊），數據通過 Bucket 寫入到任意一個集群，都能被 DRS 自動異步的復制到另外一個集群。當 Bucket所在的當前集群發生故障時候，可以通過運維平台一鍵切換將 Bucket 當前所在的集群切換到另外一個集群。由於 Bucket 的名字相同，用戶訪問 OSS 服務的 Endpoint 也相同，因此用戶不需要修改訪問 OSS 的域名；整個切換過程對用戶透明，基本上不會影響到用戶的業務。
同城容災在用戶的使用方面上，是一種非常方便的容災形態。
2、異地容災
異地容災的系統架構圖如下：
異地容災也叫跨區域復制。由於集群的部署對用戶不可見，因此沒有畫出內部集群部署，只畫出了和用戶使用相關的 Bucket、Region 和 Endpoint。
如上圖所示，同一朵雲下面的 Bucket 名字是不能相同的，BucketA 和 BucketB 分別創建在不同的 Region 上面，即 RegionA 和 RegionB，這兩個 Region 的域名不相同，分別記為 RegionA-endpoint 和 RegionB-endpoint。用戶訪問兩個 Bucket 的域名就分別是 BucketA.RegionA-endpoint 和 BucketB.RegionB-endpoint。兩個 Bucket 之間也開通了兩條復制邊，數據在任何一個 Region 的 Bucket 寫入，都會被 DRS 服務自動異步的復制到另外一個 Region 的 Bucket。當某個 Region 出現整體服務不可用時候，用戶需要自己切換業務訪問 OSS 的域名，從一個Bucket 的 Endpoint 切換到另外一個 Bucket 的 Endpoint，以保證用戶自己的業務不受到影響。
和同城容災形態相比，異地容災雖然出現異常時候需要自己切換訪問 OSS Bucket 的域名，但因為數據可以備份在兩個不同的 Region，所以數據具有更高的安全性。
3、跨雲復制
跨雲復制的系統架構如下：
和異地容災相比，跨雲復制唯一不同的是兩個 Bucket 分別部署在兩朵雲上，提供不同雲之間的數據復制服務，以滿足用戶更多的容災部署形態和需求。因為是兩朵雲，所以 Bucket 名字是可以相同，但兩朵雲下面的 Region 的域名仍舊是不相同的。
用戶使用這種形式的容災，當一朵雲碰到異常時候，也需要用戶自己切換訪問 OSS Bucket 的域名，從一朵雲切換到另外一朵雲上。
4、兩地三中心
兩地三中心有兩種形態。一種是同一朵雲下面的兩地三中心，即兩個 Region 都是同一朵雲下面的；另外一種形態是跨雲的兩地三中心，即其中一個 Region 在一朵雲上，另外一個 Region 在另外一朵雲上。由於實際部署中，跨雲的兩地三中心部署形態要多些，因此以跨雲的兩地三中心舉例說明。
嚴格來說，跨雲的兩地三中心是屬於跨雲復制的一種，只是一個 Bucket(bucketA) 是同城容災類型，另外一個 Bucket(bucketB) 部署在另外一朵雲上，是同城容災和跨雲復制的組合;既 A 和 A' 之間是同城容災，A/A' 和 B 之間是跨雲。在任何一個集群寫入數據 (A、A'、B)，數據最后都會在所有的三個集群中都存在，是目前為止備份級別最高的一種容災形態。
如上圖所示， 源端 BucketA 內部對應兩個集群，當一個集群出現異常時候，可以通過一鍵切換切換到另外一個集群上面，用戶不需要改變訪問 OSS 的 Bucket 域名；當其中一朵雲整體出現異常時候，用戶也可以通過修改訪問OSS Bucket 域名方式，切換到另外一朵雲上面。此種部署形態使數據分布在兩個地方，三個集群（簡稱兩地三中心），具有更好的數據安全性。
組合容災
組合容災是關於用戶創造復制邊的一種配置形式，主要是為了向用戶提供更多的使用場景。主要分為一對多、多對一、源目一體形式。實際使用過程中，可以是這三種形式的某種或者多種的組合。
1、一對多
如下圖所示，向 BucketA 寫入數據，數據會自動異步復制到 BucketB 和 BucketC，即一個源端 Bucket 對應多個目標端 Bucket。
2、多對一
如下圖所示，向 BucketB 或者向 BucketC 寫入數據，數據會自動異步復制到 BucketA，即多個源 Bucket 對應相同的目標端 Bucket。
3、源目一體
如下圖所示，用戶寫入 BucketA 的數據會異步復制到 BucketB，用戶寫入 BucketB 的數據會異步復制到 BucketC；需要注意的是，用戶寫入 BucketA 的數據不會通過這種形式被傳遞復制到 BucketC。BucketB 即作為數據復制的目標端，也作為數據復制的源端，所以我們簡稱為源目一體。
未來展望
容災是用戶使用數據過程中最基本的應用需求，只有做好了容災，數據才可能在不同異常情況下都有備份不會出現數據丟失情況。OSS 經過十多年的技術沉淀和打磨，對外提供了豐富的容災功能可以滿足不同用戶、不同場景的不同需求，目前已經被廣泛的應用於銀行、政企等客戶，嚴格保障了客戶的數據安全。在數據容災方面，阿里雲的 CDS-OSS 是具有核心競爭力的。
同時，CDS-OSS 的容災功能仍在持續不斷的打磨之中，未來會有更多新功能、新特性提供給用戶，持續為用戶帶來價值。
原創作品：阿里雲存儲 禪居
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