ceph分布式存儲介紹

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1、實用文案Ceph分布式存儲1Ceph存儲概述Ceph最初是一項關(guān)于存儲系統(tǒng)的PhD研究項目，由SageWeil在UniversityofCalifornia,SantaCruz（UCSC）實施。Ceph是開源分布式存儲，也是主線Linux內(nèi)核（2.6.34）的一部分。1.1Ceph架構(gòu)Ceph生態(tài)系統(tǒng)可以大致劃分為四部分（見圖1）：客戶端（數(shù)據(jù)用戶），元數(shù)據(jù)服務(wù)器（緩存和同步分布式元數(shù)據(jù)），一個對象存儲集群（將數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)作為對象存儲，執(zhí)行其他關(guān)鍵職能），以及最后的集群監(jiān)視器（執(zhí)行監(jiān)視功能）。圖1Ceph生態(tài)系統(tǒng)如圖1所示，客戶使用元數(shù)據(jù)服務(wù)器，執(zhí)行元數(shù)據(jù)操

2、作（來確定數(shù)據(jù)位置）。元數(shù)據(jù)服務(wù)器管理數(shù)據(jù)位置，以及在何處存儲新數(shù)據(jù)。值得注意的是，元數(shù)據(jù)存儲在一個存儲集群（標(biāo)為“元數(shù)據(jù)I/O”）。實際的文件I/O發(fā)生在客戶和對象存儲集群之間。這樣一來，更高層次的POSIX功能（例如，打開、關(guān)閉、重命名）就由元數(shù)據(jù)服務(wù)器管理，不過POSIX標(biāo)準(zhǔn)文檔實用文案功能（例如讀和寫）則直接由對象存儲集群管理。另一個架構(gòu)視圖由圖2提供。一系列服務(wù)器通過一個客戶界面訪問Ceph生態(tài)系統(tǒng)，這就明白了元數(shù)據(jù)服務(wù)器和對象級存儲器之間的關(guān)系。分布式存儲系統(tǒng)可以在一些層中查看，包括一個存儲設(shè)備的格式（ExtentandB-tree-basedO

3、bjectFileSystem[EBOFS]或者一個備選），還有一個設(shè)計用于管理數(shù)據(jù)復(fù)制，故障檢測，恢復(fù)，以及隨后的數(shù)據(jù)遷移的覆蓋管理層，叫做ReliableAutonomicDistributedObjectStorage（RADOS）。最后，監(jiān)視器用于識別組件故障，包括隨后的通知。圖2ceph架構(gòu)視圖1.1Ceph組件了解了Ceph的概念架構(gòu)之后，您可以挖掘到另一個層次，了解在Ceph中實現(xiàn)的主要組件。Ceph和傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)之間的重要差異之一就是，它將智能都用在了生態(tài)環(huán)境而不是文件系統(tǒng)本身。圖3顯示了一個簡單的Ceph生態(tài)系統(tǒng)。CephClient是C

4、eph文件系統(tǒng)的用戶。CephMetadataDaemon提供了元數(shù)據(jù)服務(wù)器，而CephObjectStorageDaemon提供了實際存儲（對數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)兩者）。最后，CephMonitor提供了集群管理。要注意的是，Ceph客戶，對象存儲端點，元數(shù)據(jù)服務(wù)器（根據(jù)文件系統(tǒng)的容量）可以有許多，而且至少有一對冗余的監(jiān)視器。那么，這個文件系統(tǒng)是如何分布的呢？標(biāo)準(zhǔn)文檔實用文案圖3簡單的Ceph生態(tài)系統(tǒng)1.1Ceph客戶端因為Linux顯示文件系統(tǒng)的一個公共界面（通過虛擬文件系統(tǒng)交換機[VFS]），Ceph的用戶透視圖就是透明的。管理員的透視圖肯定是不同的，考慮到很

5、多服務(wù)器會包含存儲系統(tǒng)這一潛在因素（要查看更多創(chuàng)建Ceph集群的信息，見參考資料部分）。從用戶的角度看，他們訪問大容量的存儲系統(tǒng)，卻不知道下面聚合成一個大容量的存儲池的元數(shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)視器，還有獨立的對象存儲設(shè)備。用戶只是簡單地看到一個安裝點，在這點上可以執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)文件I/O。Ceph文件系統(tǒng)—或者至少是客戶端接口—在Linux內(nèi)核中實現(xiàn)。值得注意的是，在大多數(shù)文件系統(tǒng)中，所有的控制和智能在內(nèi)核的文件系統(tǒng)源本身中執(zhí)行。但是，在Ceph中，文件系統(tǒng)的智能分布在節(jié)點上，這簡化了客戶端接口，并為Ceph提供了大規(guī)模（甚至動態(tài)）擴展能力。Ceph使用一個有趣的備選，而

6、不是依賴分配列表（將磁盤上的塊映射到指定文件的元數(shù)據(jù)）。Linux標(biāo)準(zhǔn)文檔實用文案透視圖中的一個文件會分配到一個來自元數(shù)據(jù)服務(wù)器的inodenumber（INO），對于文件這是一個唯一的標(biāo)識符。然后文件被推入一些對象中（根據(jù)文件的大?。?。使用INO和objectnumber（ONO），每個對象都分配到一個對象ID（OID）。在OID上使用一個簡單的哈希，每個對象都被分配到一個放置組。放置組（標(biāo)識為PGID）是一個對象的概念容器。最后，放置組到對象存儲設(shè)備的映射是一個偽隨機映射，使用一個叫做ControlledReplicationUnderScalableH

7、ashing（CRUSH）的算法。這樣一來，放置組（以及副本）到存儲設(shè)備的映射就不用依賴任何元數(shù)據(jù)，而是依賴一個偽隨機的映射函數(shù)。這種操作是理想的，因為它把存儲的開銷最小化，簡化了分配和數(shù)據(jù)查詢。分配的最后組件是集群映射。集群映射是設(shè)備的有效表示，顯示了存儲集群。有了PGID和集群映射，您就可以定位任何對象。1.1Ceph元數(shù)據(jù)服務(wù)器元數(shù)據(jù)服務(wù)器（cmds）的工作就是管理文件系統(tǒng)的名稱空間。雖然元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)兩者都存儲在對象存儲集群，但兩者分別管理，支持可擴展性。事實上，元數(shù)據(jù)在一個元數(shù)據(jù)服務(wù)器集群上被進(jìn)一步拆分，元數(shù)據(jù)服務(wù)器能夠自適應(yīng)地復(fù)制和分配名稱空間，避

8、免出現(xiàn)熱點。如圖4所示，元數(shù)據(jù)服務(wù)器管理名稱空間部分