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百度沧海存储：统一技术底座架构演进，打造云存储新纪元
引言： 随着人工智能时代的到来，对存储技术的性能、扩展性和成本提出了更高要求。为了应对这些挑战，百度沧海存储打造了高度可复用的统一技术底座，为云存储系统提供了一个强大的基础架构，并实现了高效的迭代。本文将深入探讨百度沧海存储统一技术底座的架构演进，揭示其核心组件的创新设计，以及如何通过 Meta-Aware 的理念优化元数据存储，为云存储系统带来显著的性能提升。
统一技术底座：三大核心组件
百度沧海存储的统一技术底座由三个核心组件构成：
- 统一的元数据底座： 这是一个专门为元数据场景设计的分布式事务 K-V 存储系统，基于 Meta-Aware 的设计理念，具备万亿级别的元数据存储能力，支撑了对象存储 BOS 和文件存储 CFS/AFS 的元数据存储。
- 统一的层级 Namespace： 基于统一的元数据底座构建的层级 Namespace，已经进化到了单机分布式一体化架构，具有高性能和良好的可扩展性。
- 统一的数据底座： 这是一个在线纠删码 EC 存储系统，旨在提供高吞吐量和低成本的统一数据存储服务。该系统采用无逻辑单点的微服务架构，支持 ZB 级别数据规模。
这三个核心组件共同构建了百度沧海存储的统一技术底座，支撑了上层的各类存储产品，如对象存储 BOS、块存储 CDS 以及文件存储 CFS/AFS 等。
元数据底座的演进：从通用 NewSQL 到 Meta-Aware
百度沧海存储的元数据底座经历了三代架构演进：
- 第一代架构： 多套系统并存，依赖 MySQL 和分布式 K-V 键值系统，存在高昂的运维成本和扩展性问题。
- 第二代架构： 采用自研通用 NewSQL 项目，提升了扩展性，但性能仍未达到理想状态。
- 第三代架构： 基于 Meta-Aware 的设计理念，针对元数据场景进行了重新设计，解决了扩展性和性能难以兼顾的问题，成为百度沧海存储的核心支撑。
通用 NewSQL 的局限性：
通用 NewSQL系统无法感知元数据的语义，导致在分区管理、事务处理、存储引擎选择以及接口设计等方面产生了额外的开销，影响了性能和扩展性。
Meta-Aware 的优势：
百度沧海存储的统一元数据底座通过 Meta-Aware 的设计理念，实现了更高效的元数据处理：
- 分区管理： 支持自定义分裂策略和 co-located 机制，确保相关元数据被分配到同一个 Shard，避免跨 Shard 事务带来的高额开销。
- 事务处理： 实现 TTL 为 5 秒的内存 MVCC机制，减少多版本 GC 的开销，并支持同步和异步二级索引机制，灵活应对不同一致性需求的业务场景。
- 存储引擎选择： 支持 LSM-Tree 引擎、全内存哈希引擎等多种引擎，根据表的访问特征选择最合适的引擎，确保不同类型的元数据操作都能获得最佳的性能表现。
- 接口设计： 引入协处理器机制，将文件存储的目录树逻辑下推到底层事务 K-V 系统，避免额外的 RPC 开销，加速了元数据操作的效率。
结论：
百度沧海存储的统一技术底座，特别是其 Meta-Aware 的元数据底座，为云存储系统提供了强大的基础架构，实现了高性能、高扩展性和低成本的存储服务。其架构演进和创新设计，为云存储行业的发展提供了宝贵的经验和借鉴。未来，百度沧海存储将继续探索和创新，为用户提供更安全、更可靠、更高效的存储服务，助力人工智能时代的快速发展。
参考文献：
- 百度沧海存储官方网站
- InfoQ 2024 希捷数据 + 峰会演讲资料
- 相关学术论文和技术博客
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