OpenStack Object Storage（Swift）概述
概述
一、Swift管理的资源
swift管理的资源分三级：Account、Container、Object。一个Tenant拥有一个Account，Account下存放Container，Container下存储Object。
二、Swift架构概述
Swift主要有三个组成部分：Proxy Server、Storage Server和Consistency Server。其中Storage和Consistency服务均运行在Storage Node上。Auth认证服务目前已从Swift中剥离出来，使用OpenStack的认证服务Keystone，目的在于实现统一OpenStack各个项目间的认证管理。
1、Proxy Server
Proxy server 是负责将Swift架构其余的部分整合起来。对于每个客户端的请求，它将在Ring中查询Account、Container或Object的位置，并且相应地路由请求。
Proxy提供了Rest-full API，并且符合标准的HTTP协议规范，这使得开发者可以快捷构建定制的Client与Swift交互。
2、Storage Server
Storage Server提供了磁盘设备上的存储服务。在Swift中有三类存储服务：Account、Container和Object。
1）、Object Server
Object Server 是一个非常简单的二进制对象存储服务器，可以用来存储、检索和删除存储在本地设备上的对象。对象以二进制文件的形式存储在文件系统上，元数据存储在文件的扩展属性中（xattrs）。这需要对象服务器的基本文件系统的选择支持xattrs。
2)、Container Server
Container Server最重要的工作就是处理对象列表。它不知道对象存储在哪里，只是知道什么对象在一个特殊的容器中。这个列表以sqlite数据库文件的形式存储，和对象一样在集群中进行类似的备份。跟踪统计包括对象的总数，容器的存储使用的情况。
3)、Account Server
Account Server 跟 Container Server非常的相似，只是它负责容器的列表，而不是对象。
3、Consistency Servers
在磁盘上存储数据并向外提供Rest-ful API并不是难以解决的问题，最主要的问题在于故障处理。Swift的Consistency Servers的目的是查找并解决由数据损坏和硬件故障引起的错误。主要存在三个服务：Auditor、Updater和Replicator。
1)、Auditor
Auditor运行在每个Swift服务器的后台，持续地扫描磁盘来检测Object、Container和Account的完整性。如果发现数据损坏，Auditor就会将该文件移动到隔离区域，然后由Replicator负责用一个完好的拷贝来替代该数据。如果发现其他的错误，Auditor会把它们记录到日志中。
2)、Replicator
Replication被设计用来面对临时的网络停机或者驱动失败时，保持系统的一致性。
replication比较本地的数据（object，account和container）和每一个远端副本，来确保它们全都包含最新的版本。
replication的操作包括update和remove。
3)、Updaters
有时当容器或者账户数据不能被立即更新时，通常发生在故障的情况下或者高负载的时期。如果一次更新失败，这次更新将会被保存到本地文件系统上的队列里，然后Updater会执行失败的更新。
三、重要概念
1、Ring
Ring是Swift重要的组件，一个ring代表云存储中的实体（Account、Container、Object）到物理位置的映射。Account、Container、Object都有各自分离的ring。当其他的组件需要对Account、Container、Object执行某些操作时，它们都需要和对应的ring交互来确定这些实体在集群中的位置。
Ring使用Zone、Device、Partition和Replica来维护这些映射信息。Ring中每个Partition在集群中都（默认）有3个Replica。每个Partition的位置由Ring来维护，并存储在映射中。
Ring文件在系统初始化时创建，之后每次增减存储节点时，需要重新平衡一下Ring文件中的项目，以保证增减节点时，系统因此而发生迁移的文件数量最少。
2、Zone
如果所有的Node都在一个机架或一个机房中，那么一旦发生断电、网络故障等，都将造成用户无法访问。因此需要一种机制对机器的物理位置进行隔离，以满足分区容忍性（CAP理论中的P）。因此，Ring中引入了Zone的概念，把集群的Node分配到每个Zone中。其中同一个Partition的Replica不能同时放在同一个Node上或同一个Zone内。注意，Zone的大小可以根据业务需求和硬件条件自定义，可以是一块磁盘、一台存储服务器，也可以是一个机架甚至一个IDC。
zone ： a group of nodes that is as isolated as possible from other nodes (separate servers, network, power, even geography).The ring guarantees that every replica is stored in a separate zone.
3、Replica
如果集群中的数据在本地节点上只有一份，一旦发生故障就可能会造成数据的永久性丢失。因此，需要有冗余的副本来保证数据安全。Swift中引入了Replica的概念，其默认值为3，理论依据主要来源于NWR策略（也叫Quorum协议）。
NWR是一种在分布式存储系统中用于控制一致性级别的策略。在Amazon的Dynamo云存储系统中，使用了NWR来控制一致性。其中，N代表同一份数据的Replica的份数，W是更新一个数据对象时需要确保成功更新的份数；R代表读取一个数据需要读取的Replica的份数。 公式W+R>N，保证某个数据不被两个不同的事务同时读和写；公式W>N/2保证两个事务不能并发写某一个数据。 在分布式系统中，数据的单点是不允许存在的。即线上正常存在的Replica数量为1的情况是非常危险的，因为一旦这个Replica再次出错，就可能发生数据的永久性错误。假如我们把N设置成为2，那么只要有一个存储节点发生损坏，就会有单点的存在，所以N必须大于2。N越高，系统的维护成本和整体成本就越高。工业界通常把N设置为3。例如，对于MySQL主从结构，其NWR数值分别是N= 2, W = 1, R = 1，没有满足NWR策略。而Swift的N=3, W=2, R=2，完全符合NWR策略，因此Swift系统是可靠的，没有单点故障。
4、Weight
Ring引入Weight的目的是解决未来添加存储能力更大的Node时，分配到更多的Partition。例如，2TB容量的Node的Partition数为1TB的两倍，那么就可以设置2TB的Weight为200，而1TB的为100。
四、原理
