雲存儲系統中的單點故障是什麼？

WEEX 唯客博客， 什麼是單點故障 (SPOF，Single Point of Failure)？從定義上看單點故障，是指由電路或系統的設計、實施或配置缺陷造成的潛在風險。也就是說，SPOF 是指可能導致整個系統停止運行的一種故障。 什麼是數據存儲系統中的單點故障？ 數據存儲系統中的單點故障可以理解為系統的一個元素、組件或部分發生故障，其故障會導致整個系統癱瘓。通常有幾種情況： 假設一個存儲設備只有一個電源，這是單點故障。如果電源出現故障，整個設備將關閉並且數據將無法訪問。 同樣，如果只有一個存儲頭單元/存儲控制器，它的故障將破壞整個數據存儲系統。 如果數據存儲系統沒有 RAID 或擦除編碼，那麼也可能發生單點故障。 如果驅動器發生故障，則無法訪問該特定驅動器中的數據，同樣也會導致中斷。 雲存儲系統中為何存在單點故障？ 聽起來數據存儲系統的單點故障通常發生於其硬體設備。然而，對於雲存儲/分散式存儲來說，單點故障是否依舊存在？造成的影響又有多嚴重呢？ 中心化的雲存儲服務商往往被曝出單機房故障隱患。這是因為雲存儲服務跟雲主機服務一樣都是集中於個別或部分機房，並且在使用雲存儲服務時還得選擇使用其中一個數據中心。如果數據所在數據中心出現電力或者網路故障，就會影響正常服務。 那麼如何解決中心化雲服務商單點故障頻發的問題呢？解決單點故障的方法就是「冗餘」。關鍵伺服器要冗餘成集群，網路連接要冗餘成多通道，存儲要做鏡像或者 RAID 冗餘，整個數據中心都要通過容災和雙活實現冗餘。 然後不可否認的是，頭部中心化雲服務商佔據了雲存儲市場，因此其互相之間也存在技術「城牆」和商業壁壘，用戶的數據難以跨「雲」實現複製。各自為政的數據中心也不允許數據在不同的雲之間進行快照或者複製。因此在中心化雲存儲的商業模式下，用戶使用的「雲」出現故障，另一個「雲」也無法及時的接管和處理。因為單點故障所帶來的風險依舊只中心化地處理和控制，用戶只能依靠自己選擇的雲不要出現故障問題，而沒有其他更可靠的解決方案。 去中心化雲存儲如何解決單點故障 去中心化雲存儲因其天然的分散式架構，很大程度上避免了中心化的單點故障問題。在目前的分散式存儲系統中，以 Filecoin、Arweave、Storj 等為例，有閑置存儲資源的用戶都可以成為存儲網路中的一員，通過出租存儲空間以獲得一定的激勵。項目各具特色，但是面臨單點故障問題上，除了分散式的天然優勢，並未展示出更多的創新技術。比如採用點對點的存儲訂單服務是，防止單點故障需要網路主動與多個存儲提供商達成交易來實現多副本。 CESS 作為一個安全、高效、開源、可擴展的去中心化雲存儲網路，其分散式的結構天然就避免了單點故障問題，而 CESS 無論是網路還是存儲都是分散式的。與其他的去中心化存儲項目相比，CESS 的不同之處在於引入了一種新的存儲證明機制 — — 多副本可恢復存儲證明機制（PoDR²）。我們從兩個方面來解析該存儲證明在應對單點故障和災備能力上的優勢： – 多副本 PoDR² 是一種零信任的數據備份和恢復證明演算法。存儲數據通過加密處理並切片后隨機發送到若干個礦工節點，在 PoDR² 機制下，默認生成三個副本。當然系統也支持用戶定製生產副本的數量。利用同態簽名機制，確保存儲礦工如實存儲了 CESS 系統給定的或者用戶指定的數據副本數量。當然，傳統的中心化雲存儲也支持多次備份，但其備份數量最終依舊是中心化存儲和控制，並不能通過多副本來大幅提高安全性。 – 可恢復 我們在前文提出「冗餘」是解決單點故障的方法，其背後其實是複製和恢復。通過 CESS 的 PoDR² 機制，在對數據進行多副本處理后，利用冗餘編碼，實現當每份數據的任意 2 個塊損壞后都能通過冗餘編碼恢復。緊接著 CESS 系統將為每個數據段生成輔助後期數據存儲證明的驗證參數，用於後期的複製證明、時空證明和 PoDR² 存儲證明。在此機制中，CESS 鏈會將副本的數據段隨機分給不同的存儲礦工們，這樣即使某個存儲礦工遭遇數據被刪除，遺失，黑客攻擊，PoDR² 能從其他存儲礦工上提取數據來提供檢索和恢復，以最大程度保護用戶數據存儲安全。 值得一提的是，PoDR² 機制下 CESS 系統將周期性檢查存儲礦工上的數據（即檢查和證明存儲節點存儲的數據是否有效、是否存在或修改），確保數據的真實性和可用性。 跳出單一的單點故障的問題，背後是體現出各個系統如何提前預判風險並進行機制規避、提供數據災備解決方案的能力。從數據可用性的角度來看，CESS 的多副本可恢復存儲證明機制最大程度確保了數據可用性。而從安全的角度來看，CESS 將數據切片、冗餘，然後分散到存儲礦工上，實現了全局數據冗餘和可恢復。CESS 真正解決了去中心化雲存儲系統所面臨的單點故障，為行業提供了基於數據持有性的多副本可恢復存儲證明機制（PoDR²），並實現了遠超同類項目的編碼和解碼的效率。用戶既能安全地存儲數據，又能靈活高效的存取數據。   WEEX唯客交易所官網：weex.com