Lưu trữ phân tán là gì? – Tất cả những điều bạn cần biết

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, các công ty đang tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ mỗi ngày. Không có gì ngạc nhiên khi các hệ thống lưu trữ truyền thống đang gặp khó khăn và gây ra các vấn đề bảo mật cũng như kỹ thuật nghiêm trọng. Hiện tại, người dùng Internet tạo ra 402,7 GB dữ liệu mới mỗi ngày. Sự ra đời của hệ thống lưu trữ phân tán là giải pháp phù hợp cho vấn đề này.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu lưu trữ phân tán là gì, cách nó hoạt động và lợi ích của hệ thống lưu trữ tệp phân tán.

Hệ thống lưu trữ phân tán là gì?

Lưu trữ phân tán là một hệ thống lưu trữ được định nghĩa bởi phần mềm, cho phép dữ liệu có thể truy cập từ bất kỳ đâu và chia sẻ với bất kỳ ai mà bạn muốn. Nói một cách đơn giản, nó phân phối khả năng truy cập dữ liệu cho một nhóm người dùng chung hoặc một cộng đồng. Đây là một hệ thống quản lý dung lượng khuyến khích khả năng truy cập dữ liệu trong môi trường có tính sẵn sàng cao. Hệ thống này được thiết kế thông minh để phản ứng với các cuộc tấn công mạng và sự cố hệ thống.

Cách hệ thống lưu trữ phân tán hoạt động

Lưu trữ phân tán chia nhỏ dữ liệu và phân phối chúng qua nhiều máy chủ vật lý, và thường là hơn một trung tâm dữ liệu. Dữ liệu được chia sẻ qua các phương tiện khác nhau, tạo thành một cụm các đơn vị lưu trữ, giúp cải thiện hiệu suất và dễ dàng truy cập. Hệ thống này thách thức hệ thống lưu trữ truyền thống vốn chỉ lưu trữ dữ liệu tại một trung tâm duy nhất.

Khác với hệ thống truyền thống, khi xảy ra sự cố hỏng dữ liệu hoặc vi phạm bảo mật, bạn sẽ không mất dữ liệu vì hệ thống lưu trữ phân tán sao chép dữ liệu trên các nút khác. Với tốc độ tăng trưởng dữ liệu chưa từng có, hệ thống lưu trữ truyền thống đã thất bại trong việc bảo vệ và duy trì tính khả dụng của dữ liệu. Hệ thống lưu trữ phân tán đã giúp chúng ta tiếp tục tạo ra nhiều dữ liệu hơn, trong khi nó đảm nhận việc lưu trữ an toàn.

Các tính năng của hệ thống lưu trữ phân tán

Chức năng và cách thức hoạt động của lưu trữ phân tán hoàn toàn phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ. Tuy nhiên, hầu hết các nhà cung cấp đều cung cấp bốn thành phần chính sau đây

• Phân vùng (Subdivide) – Tính năng này cho phép người dùng phân chia dữ liệu của mình qua các nút (nodes) khác nhau, giúp việc truy cập dữ liệu trở nên độc lập với vị trí của nó.
• Khả năng mở rộng (Scalability) – Dễ dàng thêm dung lượng lưu trữ mới khi cần.
• Khả năng phục hồi (Resilience) – Dữ liệu sẽ luôn có sẵn trên các nút khác trong trường hợp một nút bị lỗi hoặc hỏng.
• Sao chép (Replication) – Tính năng này sao chép dữ liệu trên nhiều nút để đảm bảo không mất dữ liệu.

Lợi ích của hệ thống lưu trữ phân tán

Hệ thống lưu trữ dữ liệu mới nhất này rất đáng tin cậy và mang lại nhiều lợi ích quan trọng. Cùng tìm hiểu chi tiết từng lợi ích để hiểu rõ hơn về lưu trữ phân tán.

Khả năng truy cập và bảo vệ dữ liệu khỏi sự cố

Phương pháp lưu trữ phân tán bảo vệ dữ liệu khỏi sự cố mất mát nhờ mã hóa xoá và sao chép dữ liệu trên nhiều nút. Trong những tình huống không may, bạn có thể khôi phục dữ liệu từ một nút khác, giúp bạn không bao giờ mất dữ liệu quan trọng, đảm bảo doanh nghiệp hoạt động liên tục và công việc không bị gián đoạn.

Hệ thống này còn tăng cường khả năng truy cập bằng cách cho phép bạn tiếp cận dữ liệu độc lập với vị trí của nó.

Tăng cường hiệu suất

Hệ thống lưu trữ phân tán có thể phân phối dữ liệu qua nhiều nút, giúp truy xuất dữ liệu nhanh hơn và nâng cao hiệu suất, đặc biệt khi xử lý lượng dữ liệu lớn.

Công nghệ thông minh này phân phối các yêu cầu đọc/ghi đều cho nhiều nút, ngăn chặn tình trạng một nút bị quá tải do phải xử lý quá nhiều. Sự phân phối này giúp tăng tốc độ truy xuất dữ liệu đáng kể.

Khả năng mở rộng

Khác với các ổ lưu trữ truyền thống, bạn có thể mở rộng các nút (nodes) mà không cần phải vứt bỏ toàn bộ thiết bị lưu trữ cũ chỉ để mua thiết bị mới có dung lượng lớn hơn. Tính năng tuyệt vời này là “cứu cánh” cho các doanh nghiệp tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ mỗi ngày.

Hơn nữa, hệ thống này cung cấp nhiều tùy chọn lưu trữ khác nhau, cho phép bạn kiểm soát hoàn toàn việc lưu trữ dữ liệu. Ví dụ, bạn có thể lựa chọn lưu trữ dữ liệu thường xuyên truy cập trên SSD Dedicated Server để đảm bảo hiệu suất tối ưu với ổ đĩa thể rắn (SSD). Dữ liệu ít truy cập hơn có thể được lưu trữ trên các ổ đĩa cứng (HDD) rẻ hơn hoặc kinh tế hơn.

Bảo mật trước các cuộc tấn công

Việc phân tán dữ liệu lên nhiều máy chủ giúp dữ liệu an toàn trước các cuộc tấn công mạng và vi phạm dữ liệu. Trong trường hợp xấu nhất, ngay cả khi kẻ tấn công xâm nhập được vào một nút của bạn, chúng cũng không thể truy cập toàn bộ dữ liệu vì dữ liệu đã được phân tán trên nhiều nút khác nhau.

Ngoài ra, các nút còn có khả năng tự phục hồi. Nếu một nút bị tấn công hoặc dữ liệu bị hỏng, hệ thống thông minh sẽ phát hiện vấn đề và sao chép dữ liệu khỏe mạnh từ một nút khác, trong khi phần bị hỏng sẽ được khắc phục cho đến khi hoạt động bình thường trở lại.

Thách thức của hệ thống lưu trữ phân tán

Mặc dù có vô số lợi ích, hệ thống lưu trữ phức tạp này cũng đi kèm với một số vấn đề hoặc thách thức.

Độ phức tạp

Sự phức tạp của hệ thống lưu trữ là một thách thức lớn đối với những người không thạo công nghệ. Việc sao chép và quản lý dữ liệu trên nhiều nút có thể gây ra các vấn đề phức tạp về kết nối và độ trễ mà chỉ các chuyên gia kỹ thuật mới có thể xử lý. Hệ thống này cần nhiều phần mềm chuyên dụng để đảm bảo quản lý phân tán đúng cách.

Đồng bộ hóa

Quản lý nhiều bản sao dữ liệu trên các nút một cách hiệu quả cũng là một thách thức. Các giao thức đặc biệt và sự cẩn thận là cần thiết để đảm bảo tất cả các nút đều phản ánh cùng một dữ liệu. Ví dụ, hệ thống này cung cấp hai mô hình nhất quán: nhất quán mạnh và nhất quán dần dần. Mô hình mạnh đảm bảo đồng bộ hóa tốt nhưng có thể ảnh hưởng đến tốc độ, trong khi mô hình dần dần nhanh hơn nhưng có thể không đảm bảo đồng bộ hóa hoàn hảo.

Ví dụ về hệ thống lưu trữ phân tán

Nhiều hệ thống lưu trữ đám mây nổi tiếng và Mạng phân phối nội dung (CDN) hoạt động dựa trên công nghệ này, một số ví dụ tiêu biểu bao gồm:

• Amazon S3: Đây là dịch vụ lưu trữ đám mây phổ biến, cung cấp dịch vụ lưu trữ đối tượng. Mỗi đối tượng được nhận dạng bằng một khóa riêng biệt và có thể được lưu trữ ở bất kỳ khu vực nào trên toàn cầu.
• Microsoft Azure Blob Storage: Dịch vụ này cung cấp lưu trữ đối tượng, được thiết kế để xử lý lượng dữ liệu không cấu trúc lớn như hình ảnh, video, và tệp văn bản. Nó hỗ trợ nhiều tùy chọn sao lưu nhằm đảm bảo tính sẵn sàng cao và khả năng chống mất dữ liệu.
• YouTube: Là nền tảng chia sẻ video hàng đầu, YouTube dựa vào lưu trữ phân tán để lưu trữ và truyền tải lượng nội dung video khổng lồ một cách hiệu quả. Bằng cách phân phối dữ liệu trên nhiều máy chủ, YouTube đảm bảo truy cập nhanh và giảm thiểu độ trễ cho người dùng trên toàn thế giới.
• Netflix: Netflix sử dụng hệ thống lưu trữ phân tán để lưu trữ và cung cấp nội dung streaming cho người dùng trên toàn cầu. Bằng cách sử dụng mạng lưới máy chủ trên các địa điểm địa lý khác nhau, Netflix có thể mang đến trải nghiệm streaming chất lượng cao với thời gian đệm (buffering) thấp.
• Google Drive: Google Drive là dịch vụ lưu trữ đám mây cho phép lưu trữ và chia sẻ dữ liệu dễ dàng. Nó lưu trữ dữ liệu trên nhiều máy chủ, đảm bảo tính dự phòng và khả năng truy cập từ bất kỳ vị trí nào.
• DigitalOcean Spaces: Đây là dịch vụ lưu trữ đối tượng cung cấp các giải pháp lưu trữ mở rộng và an toàn, được thiết kế cho các nhà phát triển và doanh nghiệp cần lưu trữ đáng tin cậy cho các tập dữ liệu lớn, sao lưu và nội dung tĩnh.
• HDFS (Hệ thống tệp phân tán Hadoop): HDFS được thiết kế để chạy trên các cụm phần cứng thông dụng, thường dùng để lưu trữ các tập dữ liệu lớn trong phân tích dữ liệu lớn, cung cấp khả năng truy cập dữ liệu ứng dụng thông qua băng thông cao và chống lỗi.
• Ceph: Ceph là một hệ thống lưu trữ phân tán mở rộng và chống lỗi, hỗ trợ lưu trữ đối tượng, khối và tệp, phù hợp với nhiều trường hợp sử dụng, bao gồm hạ tầng đám mây, lưu trữ dữ liệu lớn và các giải pháp lưu trữ lâu dài.

Điện toán đám mây vs. Lưu trữ đám mây phân tán

Nhiều người thường nhầm lẫn giữa lưu trữ đám mây phân tán và điện toán đám mây. Tuy nhiên, hai khái niệm này khác nhau và đều có những đặc điểm cũng như lợi ích riêng. Điện toán đám mây cho phép bạn thuê một máy tính cao cấp từ xa thông qua truy cập từ xa (tên gọi “đám mây” xuất phát từ điều này). Đơn giản, đây là một hệ thống sẵn có mà bạn có thể sử dụng theo hình thức trả phí.

Ngược lại, lưu trữ đám mây phân tán không phải là một hệ thống có sẵn mà bạn phải xây dựng và phát triển nó dựa trên nhu cầu lưu trữ dữ liệu của mình. Hơn nữa, nó hoạt động như một mô hình lai, nơi bạn có thể lưu trữ dữ liệu trên các nút từ khắp nơi trên thế giới. Dù phức tạp hơn trong việc quản lý, nó mang lại sự an toàn và linh hoạt cao hơn trong việc lưu trữ dữ liệu.

Kết luận

Hệ thống lưu trữ phân tán mang đến giải pháp vững chắc cho những hạn chế của lưu trữ truyền thống, cung cấp khả năng truy cập, độ tin cậy và khả năng mở rộng cao hơn. Bằng cách sao chép dữ liệu trên nhiều nút, các hệ thống này đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và bảo vệ khỏi các sự cố, khiến chúng trở thành lựa chọn quan trọng để quản lý khối lượng dữ liệu ngày càng tăng trong thế giới số hiện nay. Hãy khám phá sức mạnh của lưu trữ phân tán để giữ cho dữ liệu của bạn an toàn, dễ truy cập và sẵn sàng cho những nhu cầu tương lai.

FAQ