一、Swift介绍
1.1.Swift是什么？
Swift无需采用RAID（磁盘冗余阵列），也没有中心单元或主控结点。Swift通过在软件层面引入一致性哈希技术和数据冗余性技术，牺牲一定程度的数据一致性来达到高可用性 HA 和可伸缩性，支持多租户模式、容器和对象读写操作，适合解决互联网的应用场景下非结构化数据存储问题。
（1）高可用，分布式对象存储服务。
（2）最终一致性模型。
（3）适合解决互联网应用场景下非结构化数据存储的问题（对象存储），
（4）构筑在比较便宜的标准硬件存储基础设施之上（构建在X86架构的硬件之上）
1.2.结构化的数据与非结构化数据
（1）结构化存储数据指的是按照明确定义的数据模型和格式组织的数据，通常以表格形式呈现，例如关系型数据库中的表格。这种数据类型具有明确的数据模式和固定的字段，使得数据容易被组织、存储和查询。比如，常见的结构化数据包括日期、数字、文本和各种标识符。
（2）非结构化存储数据则是指没有明确的数据模型或格式，不容易以表格形式呈现或整理的数据。这种数据可能包含各种格式的文件，如文本文档、音频文件、视频、图像、电子邮件等。
1.3.Switf存储的特点：
（1）基于REST API，友好的访问方式。
（2）数据在系统中均匀分布，高可靠性，资源高效利用，易于扩展。。
（3）硬件无关，支持多种标准硬件，无需定制专门的硬件设备。
（4）没有中央数据库，没有单点性能瓶颈或单点失败的隐患。
（5）Account/Container/Object三级存储结构均无需文件系统且均有N(3)份拷贝，数据高可靠性。
1.4.为什么说swift是没有中央数据库?
在传统的关系型数据库中，通常会存在中央数据库，即所有数据都存储在一个集中的数据库服务器上，并由该服务器负责管理和处理所有的数据操作请求。或者采用多区域的数据库存储，由中央数据库存储数据的元信息，也就是数据实际存储的位置，但这种方式也存在中心化，依托于中央数据库，而Swift 存储方式中元数据也是ring，accout\container\object。本身也是分布式的。
二、Swift原理与架构
2.1.一致性哈希
（1）通过计算可将对象均匀分布到虚拟空间的虚拟节点上。
（2）在增加或删除节点时可大大减少需移动的数据量。
（3）在实际部署的时候需要经过仔细计算得到合适的虚拟节点数，以达到存储空间和工作条载之
间的平衡.
一致性哈希在swift中的应用：当我们进行对象存储的时候，会将Account/container/object/作为key值，进行hash存储到不同的节点当中，实现分布式存储的目的。如果按顺序存储key值的话，会造成IO有热点区域，整个存储池只能发挥某个硬盘的I0性能。与此同时，hash过于庞大，导致CPU寻址时间过长，右移M位，M默认=3,相当平均分8份，即使用8个节点可帮助我们减少寻址次数，性能提升。
2.2.数据一致性模型
N：数据的副本总数 W：写操作被确认接受的副本数量 R：读操作的 副本数量。
（1）强一致性：R + W > N，以保证对副本的读写操作会产生交集，保证可以读到最新的版本。
（2）弱一致性：R + W <= N，如果读写操作的副本集合不产生交集，就可能会读到脏数据；适合对一致性要求比较低的场景。
Swift 默认配置是N=3，W=2，R=1或2，即每个对象会存在3个副本，这些副本会尽量被存储在不同区域的节点上; W=2表示至少需要更新2个副本才算写成功;当R=1时意味着某一个读操作成功便立刻返回， 此种情况下可能会读取到旧版本（弱一致性模型);当R=2时，需要通过在读操作请求头中增加x-newest=true参数来同时读取2个副本的元数据信息，然后比较时间戳来确定哪个是最新版本（强一致性模型)。
2.3.Ring环
（1）Container Ring（容器环）：Container Ring用于管理Swift存储系统中的容器Containers。容器是Swift中组织和管理对象（Objects）的逻辑集合单位，类似于文件夹。每个容器都有一个唯一的ID，Container Ring记录了每个容器在Swift存储集群中的位置信息，例如容器存储在哪些设备上以及副本的数量等。当客户端需要访问容器中的对象时，Swift根据Container Ring的信息定位到对应的存储设备，并返回相关的数据。
（2）Account Ring（账户环）：Account Ring则负责管理Swift存储系统中的账户Accounts，账户是Swift用于组织和管理容器的逻辑集合单位，类似于租户。每个账户也有一个唯一的ID，Account Ring记录了每个账户在Swift存储集群中的位置信息，包括账户存储在哪些设备上以及副本的数量等。通过Account Ring，Swift可以根据账户ID快速找到对应的存储设备，进行相关的操作。
（3）对象环记录了每个对象在Swift存储集群中的位置信息，包括对象存储在哪些设备上以及副本的数量等。当客户端需要访问特定的对象时，Swift会根据对象环的信息定位到对应的存储设备，并返回所需的数据。
当用户想要查一份数据的时候，需要在帐户中寻找容器、在容器中寻找对象、寻找对象在硬盘对应的数据块。虚拟节点与设备的映射，注意同一分区的不同副本不能存放于同一区域。
2.4.Swift API
Swift通过Proxy Server向外提供基于HITP的 REST 服务接口，对账户、容器和对象进行CRUD等操作。
三、Swift 的架构
Swift将整个存储分为三个层次：Account、Container 和Object。这里的Account本身只是一个存储区域，并不代表认证系统里的“账号”，但是通常会让每个Account对应一个租户。这就是为什么我们作为一个OpenStack用户在使用Swift时，只能看到Container和Object，而看不到Account的原因，如果这个用户切换到另一个租户下，他将看到属于另一个租户也是另一个Account下的Container和Object。