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技术栈:史上最全的Ceph构件及组件分析

2018-12-28 15:18
启迪云计算
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启迪云-高级开发工程师  侯玉彬

前言

上一次简单的介绍Ceph的过去和未来的发展。这一节将详细介绍Ceph的构件以及组件。

Ceph存储架构

Ceph 存储集群由几个不同的daemon组成,每个daemon负责Ceph 的一个独特功能并。每个守护进程是彼此独立的。

下面将简要介绍每个Ceph组件的功能:

RADOS(Reliable Autonomic Distributed Object Store, RADOS)

RADOS是Ceph 存储集群的基础。Ceph 中的一切都以对象的形式存储,而RADOS 就负责存储这些对象,而不考虑它们的数据类型。RADOS 层确保数据一致性和可靠性。对于数据一致性,它执行数据复制、故障检测和恢复。还包括数据在集群节点间的recovery。

OSD

实际存储数据的进程。通常一个OSD daemon绑定一个物理磁盘。Client write/read 数据最终都会走到OSD去执行write/read操作。

MON(monitor)

Monitor在Ceph集群中扮演者管理者的角色,维护了整个集群的状态,是Ceph集群中最重要的组件。

Mon保证集群的相关组件在同一时刻能够达成一致,相当于集群的领导层,负责收集、更新和发布集群信息。为了规避单点故障,在实际的Ceph部署环境中会部署多个Mon,同样会引来多个Mon之前如何协同工作的问题。在一个标准的Ceph环境中,Monitor的功能可以分为以下两点

管好自己

多个monitor之间如何协同工作,怎么同步数据;

管理集群信息

数据的存储,保证数据存储的正确性等等。

Librados

简化访问RADOS的一种方法,目前支持PHP、Ruby、Java、Python、C和C++语言。它提供了Ceph 存储集群的一个本地接口RADOS ,并且是其他服务(如RBD 、RGW) 的基础,以及为CephFS 提供POSIX 接口。librados API 支持直接访问RADOS ,使得开发者能够创建自己的接口来访问Ceph 集群存储。

RBD

Ceph块设备。对外提供块存储。可以像磁盘一样被映射、格式化已经挂载到服务器上。支持snapshot。

RGW

Ceph对象网关,提供了一个兼容S3和Swift的restful API接口。RGW还支持多租户和Openstack的keyston身份验证服务。

MDS

Ceph元数据服务器,跟踪文件层次结构并存储只供CephFS使用的元数据。Ceph块设备和RADOS网关不需要元数据。MDS不直接给client提供数据服务。

CephFS

提供了一个任意大小且兼容POSlX的分布式文件系统。CephFS 依赖Ceph MDS 来跟踪文件层次结构,即元数据。

Ceph RADOS

RADOS 是Ceph 存储系统的核心,也称为Ceph 存储集群。Ceph 的所有优秀特性都是由RADOS 提供的,包括分布式对象存储、高可用性、高可靠性、没有单点故障、向我修复以及自我管理等。RADOS 层在Ceph 存储架构中扮演着举足轻重的角色。Ceph 的数据访问方法(如RBD 、CephFS 、RADOS GW 和librados ) 的所有操作都是在RADOS 层之上构建的。

当Ceph 集群接收到来向客户端的写请求时,CRUSH 算法首先计算出存储位置,以此决定应该将数据写入什么地方。然后这些信息传递到队DOS 层进行进一步处理。基于CRUSH 规则集,RADOS 以小对象的形式将数据分发到集群内的所有节点。最后,将这些对象存储在OSD 中。

当配置的复制数大于1时,队DOS 负责数据的可靠性。同时,它复制对象,创建副本,并将它们存储在不同的故障区域中,换言之,同一个对象的副本不会存放在同一个故障区域中。然而,如果有更多个性化需求和更高的可靠性,就需要根据实际需求和基础架构来优化CRUSH 规则集。RADOS 能够保证在一个RADOS 集群中的对象副本总是不少于一个,只要你有足够的设备。

除了跨集群存储和复制对象之外,RADOS 也确保对象状态的一致性。在对象不一致的情况下,将会利用剩下的副本执行恢复操作。这个操作自动执行,对于用户而言是透明的,从而为Ceph 提供了自我管理和自我修复的能力。如果仔细分析Ceph 的架构图,你会发现它有两部分: RADOS 在最下部,它完全处于Ceph集群的内部,没有提供给客户端直接接口;另一部分就是在RADOS 之上的面向所有客户端的接口。

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