単一障害点 (SPOF) とは何ですか?定義上、単一障害点は、回路またはシステムの設計、実装、または構成における欠陥によって引き起こされる潜在的なリスクです。つまり、SPOF はシステム全体の機能停止を引き起こす可能性のある障害を指します。
データ ストレージ システムの単一障害点とは何ですか?
データ ストレージ システムの単一障害点は、システムの要素、コンポーネント、または一部の障害として理解でき、その障害によりシステム全体が崩壊する可能性があります。通常、次のような状況が考えられます。
ストレージ デバイスには電源が 1 つだけあり、これが単一障害点であると仮定します。停電が発生すると、デバイス全体がシャットダウンし、データにアクセスできなくなります。
同様に、ストレージ ヘッド ユニット/ストレージ コントローラーが 1 つしかない場合、その障害によりデータ ストレージ システム全体が破壊されます。
データ ストレージ システムに RAID または消去コーディングが搭載されていない場合にも、単一障害点が発生する可能性があります。
ドライブに障害が発生すると、その特定のドライブ内のデータにアクセスできなくなり、再び停止が発生します。
クラウド ストレージ システムに単一障害点が存在するのはなぜですか?
データ ストレージ システムの単一障害点は通常、そのハードウェア デバイスで発生するようです。しかし、クラウド ストレージ/分散ストレージの場合、単一障害点は依然として存在しますか?影響はどの程度深刻ですか?
集中型クラウド ストレージ サービス プロバイダーは、単一のコンピューター ルームの障害という隠れた危険にさらされることがよくあります。これは、クラウド ホスティング サービスなどのクラウド ストレージ サービスは、個人または一部のコンピューター室に集中しており、クラウド ストレージ サービスを使用する場合は、いずれかのデータ センターを使用するかを選択する必要があるためです。データが置かれているデータセンターで停電やネットワーク障害が発生した場合、通常のサービスに影響が及びます。
では、集中型のクラウド サービス プロバイダーで頻繁に発生する単一点障害の問題を解決するにはどうすればよいでしょうか?単一障害点の解決策は「冗長性」です。主要なサーバーはクラスターに冗長化され、ネットワーク接続はマルチチャネルに冗長化され、ストレージはミラーリングまたは RAID 冗長化され、データセンター全体は災害復旧とアクティブ/アクティブによって冗長化される必要があります。
ただし、トップの集中型クラウド サービス プロバイダーがクラウド ストレージ市場を占めていることは否定できません。そのため、それらの間には技術的な「壁」や商業的な障壁もあり、ユーザーのデータを「クラウド」間でコピーすることが困難になっています。断片化されたデータセンターでは、異なるクラウド間でデータのスナップショットを作成したり複製したりすることもできません。したがって、一元管理されたクラウドストレージのビジネスモデルでは、ユーザーが使用する「クラウド」に障害が発生した場合、別の「クラウド」がそれを引き継いで処理を間に合わせることができません。単一障害点によって引き起こされるリスクは依然として一元的にのみ処理および制御されているため、ユーザーは障害の問題を回避するために選択したクラウドのみに依存することができ、これより信頼性の高いソリューションは他にありません。
分散型クラウドストレージが単一障害点を解決する方法
分散型クラウド ストレージは、その自然な分散アーキテクチャにより、集中型の単一障害点の問題を大幅に回避します。 Filecoin、Arweave、Storj などを例に挙げると、現在の分散ストレージ システムでは、アイドル状態のストレージ リソースを持つユーザーがストレージ ネットワークのメンバーになり、ストレージ スペースを貸し出すことで特定のインセンティブを得ることができます。それぞれのプロジェクトには独自の特徴がありますが、単一障害点の問題に直面すると、分散の自然な利点を除けば、これ以上の革新的な技術は現れません。たとえば、ポイントツーポイントのストレージ注文サービスを使用して、単一障害点を防ぐには、ネットワークが複数のストレージ プロバイダーと積極的に契約を結び、複数のコピーを実現する必要があります。
CESS は、安全かつ効率的で、オープンソースでスケーラブルな分散型クラウド ストレージ ネットワークです。その分散構造により、単一障害点の問題が自然に回避され、CESS はネットワークとストレージの両方に分散されます。他の分散ストレージ プロジェクトと比較すると、CESS は新しいストレージ プルーフ メカニズムである Multi-Copy Recoverable Storage Proof Mechanism (PoDR²) を導入している点が異なります。私たちは、単一障害点と災害復旧機能に対処する際のこのストレージ証明書の利点を次の 2 つの側面から分析します。
- 複数のコピー
PoDR² は、ゼロトラストのデータ証明バックアップおよびリカバリ アルゴリズムです。保存されたデータは暗号化され、スライスされて、PoDR² メカニズムの下でランダムに複数のマイナー ノードに送信され、デフォルトで 3 つのコピーが生成されます。もちろん、このシステムはユーザーによる生産コピー数のカスタマイズもサポートしています。準同型署名メカニズムは、CESS システムによって指定された、またはユーザーによって指定されたデータ コピーの数をストレージ マイナーが正確に保存することを保証するために使用されます。もちろん、従来の一元化されたクラウド ストレージでも複数のバックアップがサポートされていますが、バックアップの数は依然として一元的なストレージと管理であり、複数のコピーによってセキュリティを大幅に向上させることはできません。
- 回復可能
前回の記事で単一障害点を解決する手法として「冗長化」があると述べましたが、その背後には実はレプリケーションとリカバリがあります。 CESS の PoDR² メカニズムを通じて、データの複数のコピーが処理された後、冗長コーディングが使用され、各データの任意の 2 つのブロックが破損した場合でも、冗長コーディングによって復元できることが実現されます。次に、CESS システムは、後のデータ ストレージの証明を支援するために各データ セグメントの検証パラメータを生成します。これは、後のレプリケーションの証明、時空間の証明、および PoDR² ストレージの証明に使用されます。このメカニズムでは、CESS チェーンがコピーされたデータ セグメントを異なるストレージ マイナーにランダムに分散するため、ストレージ マイナーがデータの削除、損失、またはハッカー攻撃に遭遇した場合でも、PoDR² は他のストレージ マイナーからデータを抽出して、ストレージ マイナーの取得と回復を行うことができます。ユーザーデータストレージのセキュリティを最大化します。
PoDR² メカニズムの下では、CESS システムがストレージ マイナー上のデータを定期的にチェックし (つまり、ストレージ ノードに保存されているデータが有効かどうか、存在するか、変更されているかどうかをチェックして証明します)、信頼性と可用性を確保することは注目に値します。データの。
単一障害点の問題を取り除くことは、リスクを事前に予測し、メカニズムの回避を実装し、データの災害復旧ソリューションを提供する各システムの能力を反映しています。データの可用性の観点から見ると、CESS のマルチコピー回復可能ストレージ プルーフ メカニズムにより、データの可用性が最大限に保証されます。セキュリティの観点から見ると、CESS はデータをスライスして冗長化し、それをストレージマイナーに分散して、グローバルなデータの冗長性と回復可能性を実現します。 CESS は、分散型クラウド ストレージ システムが直面する単一障害点を真に解決し、データ所有に基づくマルチコピー回復可能ストレージ プルーフ メカニズム (PoDR²) を業界に提供し、同様のプロジェクトの効率をはるかに超えるエンコードとデコードを実現します。ユーザーはデータを安全に保存し、柔軟かつ効率的にデータにアクセスできます。