架构设计基础设施保障IaaS存储1-阿里云开发者社区

1. 云硬盘

HDD（普通云盘）

特征：性能一般， IOPS大概在数百左右。

应用场景：数据不被经常访问或者低I/O负载的应用场景，需要低成本并且有随机读写I/O的应用环境。

混合HDD（高效云盘）

特征：结合HDD和SSD硬盘构建， IOPS为1000~5000左右。

应用场景：开发与测试业务、系统盘。

SSD云盘

特征：具有稳定的IO能力， IOPS能够达到10000~25000左右。

应用场景：I/O密集型应用、中小型关系数据库、NoSQL数据库。

企业级SSD（ESSD云盘）

特征：优化增强的SSD云盘，一般是采用企业级的闪存硬件， IOPS能够达到10000~1000000左右。

应用场景：大型OLTP数据库等关系型数据库、NoSQL数据库、ELK分布式日志存储等。

测试：

安装fio工具

yum -y install fio

iops测试

fio --name=disktest --filename=~/disktest --rw=randread --refill_buffers --bs=4k --size=1G -runtime=5 -direct=1 -iodepth=128 -ioengine=libaio

输出结果：

[root@iZm5egp1t778ocdk7f1j6fZ ~]# fio --name=disktest --filename=~/disktest --rw=randread --refill_buffers --bs=4k --size=1G -runtime=5 -direct=1 -iodepth=128 -ioengine=libaio
disktest: (g=0): rw=randread, bs=(R) 4096B-4096B, (W) 4096B-4096B, (T) 4096B-4096B, ioengine=libaio, iodepth=128
fio-3.7
Starting 1 process
Jobs: 1 (f=1): [r(1)][100.0%][r=8560KiB/s,w=0KiB/s][r=2140,w=0 IOPS][eta 00m:00s]
disktest: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=1417: Thu Nov 12 22:09:25 2020
read: IOPS=2151, BW=8606KiB/s (8812kB/s)(42.3MiB/5032msec)
 slat (usec): min=2, max=166, avg= 6.54, stdev= 3.69
 clat (usec): min=794, max=157946, avg=59467.61, stdev=47971.33
  lat (usec): min=799, max=157950, avg=59474.73, stdev=47971.03
 clat percentiles (usec):
  |  1.00th=[  1172],  5.00th=[  1434], 10.00th=[  1614], 20.00th=[  1860],
  | 30.00th=[  2147], 40.00th=[  2999], 50.00th=[ 98042], 60.00th=[ 98042],
  | 70.00th=[ 99091], 80.00th=[ 99091], 90.00th=[ 99091], 95.00th=[100140],
  | 99.00th=[127402], 99.50th=[127402], 99.90th=[156238], 99.95th=[156238],
  | 99.99th=[158335]
bw (  KiB/s): min= 8544, max= 8560, per=99.46%, avg=8558.40, stdev= 5.06, samples=10
iops  : min= 2136, max= 2140, avg=2139.60, stdev= 1.26, samples=10
  lat (usec): 1000=0.16%
  lat (msec): 2=25.15%, 4=15.13%, 10=0.03%, 50=0.59%, 100=56.23%
  lat (msec): 250=2.71%
  cpu : usr=0.58%, sys=1.93%, ctx=1154, majf=0, minf=163
  IO depths : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=0.1%, 32=0.3%, >=64=99.4%
  submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
  complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.1%
  issued rwts: total=10826,0,0,0 short=0,0,0,0 dropped=0,0,0,0
  latency: target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=128
Run status group 0 (all jobs):
READ: bw=8606KiB/s (8812kB/s), 8606KiB/s-8606KiB/s (8812kB/s-8812kB/s), io=42.3MiB (44.3MB), run=5032-5032msec
Disk stats (read/write):
  vda: ios=10486/0, merge=0/1, ticks=614779/0, in_queue=485314, util=75.89%

iops平均达到2139.60，与高效云盘标示的2120基本是一致。

也可以挂在动态硬盘进行测试，不同的类型和存储空间， IOPS是不一样：

2. 对象存储

Amazon S3 vs 阿里云 OSS

Amazon S3，全称亚马逊简易存储服务（Amazon Simple Storage Service）

阿里云 OSS（Object Storage Service，简称OSS），是阿里云对外提供的海量、安全、低成本、高可靠的云存储服务。

对比：

对象存储VS云硬盘

提供接口访问
对象存储本质是一个网络化的服务，云硬盘是挂载到虚拟机的虚拟硬盘，必须连接到虚拟机才能操作。
存储结构不一致
云硬盘是一个可以作为一个真正的文件系统，而云存储是一个近似键值（key和value）的存储服务。
海量数据存储

云硬盘一般会受自身容量的限制，不能支撑海量数据存储，对象存储得益于其底层设计，天生就能够支撑大数据存储。对象存储服务不仅可以支持海量的小文件，也适合处理大型文件。

实践操作

流程：

开通OSS服务OSS产品详情页
创建存储空间， Bucket名称要具备唯一性。
开通对应的访问权限

不要采用主账号，会存在安全隐患，授权给RAM用户。

添加依赖

<dependency>
 <groupId>com.aliyun.oss</groupId>
 <artifactId>aliyun-sdk-oss</artifactId>
 <version>3.10.2</version>
</dependency>

上传文件

UploadApplication：

public class UploadApplication {
 public static void main(String[] args) throws Exception{
  // 创建OSSClient实例。
  OSS ossClient = new OSSClientBuilder().build(Constants.endpoint, Constants.accessKeyId, Constants.accessKeySecret);
  // 创建PutObjectRequest对象。
  PutObjectRequest putObjectRequest = new PutObjectRequest(Constants.bucketName, "readme", new File("d:/readme.txt"));
  // 上传文件。
  PutObjectResult result = ossClient.putObject(putObjectRequest);
  System.out.println("upload complete.");
  // 关闭OSSClient。
  ossClient.shutdown();
 }
}

下载文件

DownloadApplication：

public class DownloadApplication {
 public static void main(String[] args) {
  // Endpoint以杭州为例，其它Region请按实际情况填写。
  String endpoint = Constants.endpoint;
  // 阿里云主账号AccessKey拥有所有API的访问权限，风险很高。强烈建议您创建并使用RAM账号进行API访问或日常运维，请登录 https://ram.console.aliyun.com 创建RAM账号。
  String accessKeyId = Constants.accessKeyId;
  String accessKeySecret = Constants.accessKeySecret;
  String bucketName = Constants.bucketName;
  String objectName = "readme";
  // 创建OSSClient实例。
  OSS ossClient = new OSSClientBuilder().build(endpoint, accessKeyId, accessKeySecret);
  // 下载OSS文件到本地文件。如果指定的本地文件存在会覆盖，不存在则新建。
  ossClient.getObject(new GetObjectRequest(bucketName, objectName), new File("e:/"+ objectName));
  // 关闭OSSClient。
  ossClient.shutdown();
  System.out.println("download complete.");
 }
}

3. 表单上传案例

应用场景

表单上传非常适合嵌入在HTML网页中来上传Object，比较常见的场景是网站应用，以招聘网站为例，流程比对：

不使用表单上传

网站用户上传简历。

网站服务器回应上传页面。
简历被上传到网站服务器。
网站服务器再将简历上传到OSS。

采用表单上传

网站用户上传简历。

网站服务器回应上传页面。
简历上传到OSS。

使用表单上传，少了一步转发流程，并且在上传量过大时，减少了业务应用方服务扩容的压力。

通过STS临时授权访问OSS

通过阿里云STS（Security Token Service）进行临时授权访问，可以为第三方应用颁发一个自定义时效和权限的访问凭证，用以保障服务安全性（类似于OAuth2的授权码访问模式）。

实现机制：

RAM用户STS授权配置

进入RAM访问控制后台->用户->添加权限，输入框填写"sts"过滤，选择AliyunSTSAssumeRoleAccess权限。

创建权限策略

输入权限策略名称，可以选择脚本配置，更为灵活。

策略内容：

{
 "Version": "1",
 "Statement": [
  {
"Effect": "Allow",
"Action": [
 "oss:*"
],
"Resource": [
 "acs:oss:*:*:cloudstorage-test",
 "acs:oss:*:*:cloudstorage-test/*"
]
  }
 ]
}

意思是对名称为cloudstorage-test的Bucket具有完全控制权限。如果更细力度的控制，可以修改Action，例如：

"Action": [ "oss:ListBuckets", "oss:GetBucketStat", "oss:GetBucketInfo", "oss:GetBucketTagging", "oss:GetBucketAcl" ],

创建访问角色

打开"RAM角色管理"，点击"创建RAM角色“，可信实体类型选择“阿里云账号”

接下来输入角色名称，选择当前云账号；添加上面所创建的权限策略“oss_access”。

配置完成后，会生成一个ARN值，需要将它记录下来。

申请STS的访问TOKEN信息

StsServiceApplication代码:

public class StsServiceApplication {
 public static void main(String[] args) {
  String endpoint = "sts.cn-beijing.aliyuncs.com";
  String AccessKeyId = Constants.accessKeyId;
  String accessKeySecret = Constants.accessKeySecret;
  String roleArn = "acs:ram::1567235516853620:role/ram-oss-access";
  String roleSessionName = "oss_access_session";
  String policy = "{\n" +
 " \"Version\": \"1\", \n" +
 " \"Statement\": [\n" +
 "  {\n" +
 "\"Action\": [\n" +
 " \"oss:*\"\n" +
 "], \n" +
 "\"Resource\": [\n" +
 " \"acs:oss:*:*:*\" \n" +
 "], \n" +
 "\"Effect\": \"Allow\"\n" +
 "  }\n" +
 " ]\n" +
 "}";
  try {
// 添加endpoint（直接使用STS endpoint，前两个参数留空，无需添加region ID）
DefaultProfile.addEndpoint("", "", "Sts", endpoint);
// 构造default profile（参数留空，无需添加region ID）
IClientProfile profile = DefaultProfile.getProfile("", AccessKeyId, accessKeySecret);
// 用profile构造client
DefaultAcsClient client = new DefaultAcsClient(profile);
final AssumeRoleRequest request = new AssumeRoleRequest();
request.setMethod(MethodType.POST);
request.setRoleArn(roleArn);
request.setRoleSessionName(roleSessionName);
request.setPolicy(policy); // 若policy为空，则用户将获得该角色下所有权限
request.setDurationSeconds(1000L); // 设置凭证有效时间
final AssumeRoleResponse response = client.getAcsResponse(request);
System.out.println("Expiration: " + response.getCredentials().getExpiration());
System.out.println("Access Key Id: " + response.getCredentials().getAccessKeyId());
System.out.println("Access Key Secret: " + response.getCredentials().getAccessKeySecret());
System.out.println("Security Token: " + response.getCredentials().getSecurityToken());
System.out.println("RequestId: " + response.getRequestId());
  } catch (ClientException e) {
System.out.println("Failed：");
System.out.println("Error code: " + e.getErrCode());
System.out.println("Error message: " + e.getErrMsg());
System.out.println("RequestId: " + e.getRequestId());
  }
 }
}

返回结果：

Expiration: 2020-11-15T06:37:51Z
Access Key Id: STS.NT2Mshx5eaKbLScAzcwXLLK5V
Access Key Secret: 7buxRohgRr6vT1EVAqq4FWjxaUFRQMuC4vvV55utenkJ
Security Token: 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
RequestId: 480E0B98-ACA5-4C98-AA82-6D9901CD7EE4

表单上传

FormPostApplication代码：

public class FormPostApplication {
 // The local file path to upload.
 private String localFilePath = "d:/trade_stock.sql";
 // OSS domain, such as http://oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com
 private String endpoint = Constants.endpoint;
 // Access key Id. Please get it from https://ak-console.aliyun.com
 private String accessKeyId = "STS.NTcqigyooFzFUeV2GRZPWDLt8";
 private String accessKeySecret = "HwdZYJ8wVUopdNscwDYFf7oPgBpA4WXgG6K4JggztqW9";
 private String oss_security_token= "CAISjwJ1q6Ft5B2yfSjIr5fWOtPTlLBO8bitV0Pn1kcHVt97q4nf2jz2IHxMenFgA+sfv/0ynGBR5/YSlrt0UIRyTEfPYNBr2Y9a6higZIyZW2tYUAhC2vOfAmG2J0PR7q27OpfELr70fvOqdCqz9Etayqf7cjOPRkGsNYbz57dsctUQWHvXD1dBH8wEZHEhyqkgOGDWKOymPzPzn2PUFzAIgAdnjn5l4qnNpa/54xHF3lrh0b1X9cajYLrcNpQyY80kDorsgrwrLfSbiBQ9sUYaqP1E64Vf4irCs92nBF1c3g6LKeK88Kc0cFcnPvhgQPcV9aWkxaQp6rzJ8Z7+zlNKJvoQWi/USZu70Fd2+ykG8lpTGoABUJly6VzNT0fNrAW2uTyuuGX+PI/PaV7df5cewy7WoAnvtjDe0PM8vBWuD6zY3dQFgQOPFkY8RxxQUrSkZ9wpS3E7FBjzTfkFGlRHmmc+ad8uCLPaWIb/B9QGI6uKidSXnEnLqcK+8xsB1HBsyCkL600PJfcuSWBs9CHh9uiJTG0=";
 // The existing bucket name
 private String bucketName = Constants.bucketName;
 // The key name for the file to upload.
 private String key = "trade_stock";
 private void postObject() throws Exception {
  // append the 'bucketname.' prior to the domain, such as http://bucket1.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com.
  String urlStr = endpoint.replace("http://", "http://" + bucketName + ".");
  // form fields
  Map<String, String> formFields = new LinkedHashMap<String, String>();
  // key
  formFields.put("key", this.key);
  // Content-Disposition
  formFields.put("Content-Disposition", "attachment;filename="
 + localFilePath);
  // OSSAccessKeyId
  formFields.put("OSSAccessKeyId", accessKeyId);
  // policy
  String policy
 = "{\"expiration\": \"2120-01-01T12:00:00.000Z\",\"conditions\": [[\"content-length-range\", 0, 104857600]]}";
  String encodePolicy = new String(Base64.encodeBase64(policy.getBytes()));
  formFields.put("policy", encodePolicy);
  // Signature
  String signaturecom = computeSignature(accessKeySecret, encodePolicy);
  formFields.put("Signature", signaturecom);
  // Set security token.
  formFields.put("x-oss-security-token", oss_security_token);
  String ret = formUpload(urlStr, formFields, localFilePath);
  System.out.println("Post Object [" + this.key + "] to bucket [" + bucketName + "]");
  System.out.println("post reponse:" + ret);
 }
 private static String computeSignature(String accessKeySecret, String encodePolicy)
throws UnsupportedEncodingException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException {
  // convert to UTF-8
  byte[] key = accessKeySecret.getBytes("UTF-8");
  byte[] data = encodePolicy.getBytes("UTF-8");
  // hmac-sha1
  Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA1");
  mac.init(new SecretKeySpec(key, "HmacSHA1"));
  byte[] sha = mac.doFinal(data);
  // base64
  return new String(Base64.encodeBase64(sha));
 }
 private static String formUpload(String urlStr, Map<String, String> formFields, String localFile)
throws Exception {
  String res = "";
  HttpURLConnection conn = null;
//  String boundary = "9431149156168";
  String boundary = "abc";
  try {
URL url = new URL(urlStr);
conn = (HttpURLConnection)url.openConnection();
conn.setConnectTimeout(5000);
conn.setReadTimeout(30000);
conn.setDoOutput(true);
conn.setDoInput(true);
conn.setRequestMethod("POST");
conn.setRequestProperty("User-Agent",
  "Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; zh-CN; rv:1.9.2.6)");
// Set Content-MD5. The MD5 value is calculated based on the whole message body.
//conn.setRequestProperty("Content-MD5", "<yourContentMD5>");
conn.setRequestProperty("Content-Type",
  "multipart/form-data; boundary=" + boundary);
OutputStream out = new DataOutputStream(conn.getOutputStream());
// text
if (formFields != null) {
 StringBuffer strBuf = new StringBuffer();
 Iterator<Entry<String, String>> iter = formFields.entrySet().iterator();
 int i = 0;
 while (iter.hasNext()) {
  Entry<String, String> entry = iter.next();
  String inputName = entry.getKey();
  String inputValue = entry.getValue();
  if (inputValue == null) {
continue;
  }
  if (i == 0) {
strBuf.append("--").append(boundary).append("\r\n");
strBuf.append("Content-Disposition: form-data; name=\""
  + inputName + "\"\r\n\r\n");
strBuf.append(inputValue);
  } else {
strBuf.append("\r\n").append("--").append(boundary).append("\r\n");
strBuf.append("Content-Disposition: form-data; name=\""
  + inputName + "\"\r\n\r\n");
strBuf.append(inputValue);
  }
  i++;
 }
 out.write(strBuf.toString().getBytes());
}
// file
File file = new File(localFile);
String filename = file.getName();
String contentType = new MimetypesFileTypeMap().getContentType(file);
if (contentType == null || contentType.equals("")) {
 contentType = "application/octet-stream";
}
StringBuffer strBuf = new StringBuffer();
strBuf.append("\r\n").append("--").append(boundary)
  .append("\r\n");
strBuf.append("Content-Disposition: form-data; name=\"file\"; "
  + "filename=\"" + filename + "\"\r\n");
strBuf.append("Content-Type: " + contentType + "\r\n\r\n");
out.write(strBuf.toString().getBytes());
DataInputStream in = new DataInputStream(new FileInputStream(file));
int bytes = 0;
byte[] bufferOut = new byte[1024];
while ((bytes = in.read(bufferOut)) != -1) {
 out.write(bufferOut, 0, bytes);
}
in.close();
byte[] endData = ("\r\n--" + boundary + "--\r\n").getBytes();
out.write(endData);
out.flush();
out.close();
// Gets the file data
strBuf = new StringBuffer();
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream()));
String line = null;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
 strBuf.append(line).append("\n");
}
res = strBuf.toString();
reader.close();
reader = null;
  } catch (Exception e) {
System.err.println("Send post request exception: " + e);
throw e;
  } finally {
if (conn != null) {
 conn.disconnect();
 conn = null;
}
  }
  return res;
 }
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  FormPostApplication ossPostObject = new FormPostApplication();
  ossPostObject.postObject();
 }
}

将上面所获取的key，secret和token填入。
bucket名称要和上面授权对应的bucket一致。
这里是模拟form表单提交，编码采用UTF-8。
policy里面可以配置超时时间，内容长度范围等。
如果出现403错误，检查token等权限信息的配置是否正确。
如果出现400错误，检查参数配置是否正确，比如说MD5参数如果传递，但没配置正确，会出现此错误。

conn.setRequestProperty("Content-MD5", "<yourContentMD5>");

操作成功后，能够在后台看到对应的文件信息。

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1. 云硬盘

2. 对象存储

3. 表单上传案例

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