Ceph分布式存储

最新推荐文章于 2024-08-07 18:22:52 发布

江七Oi

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文章标签： ceph c++

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2401_83784772/article/details/140293639

版权

数据存储的三大类型

块存储

存储设备和客户端主机是一对一的关系，块存储设备只能保障一个主机挂载使用，数据以块为单位进行存储的。
典型代表:硬盘

文件存储

一对多的关系,能被多个主机同时挂载使用,数据以文件的形式存储的，其中文件的元数据和实际数据是分开存储的，并且有目录的层级关系。
典型代表:NFS、CIFS

对象存储

一对多的关系，能被多个主机或应用服务同时通过API接口访问使用，数据以文件的形式存储，一个文件即是一个对象(object)，文件元数据和实际数据是存在一起的。文件是扁平化方式存储的，且没有目录的层级关系。
典型代表：MinIO、OSS（阿里云）、S3（AWS亚马逊云）、OBS（华为云）

什么是Ceph？

Ceph简介

是用C++开发的一款开源的分布式存储系统
存储机制:把数据分片成对象,分散存储到多个节点中
特点:具有高可扩展性、高性能、高可靠性,还集块存储、文件存储、对象存储功能于一身

Ceph优势

高扩展性

去中心化，支持使用普通X86服务器，支持上千个存储节点的规模，支持TB到EB级的扩展。

高性能

摒弃了传统的集中式存储元数据寻址的方案，采用 CRUSH 算法，数据分布均衡，并行度高。

高可靠性

没有单点故障，多数据副本，自动管理，自动修复。

功能强大

Ceph是个大一统的存储系统，集块存储接口（RBD）、文件存储接口（CephFS）、对象存储接口（RadosGW）于一身，因而适用于不同的应用场景。

Ceph架构

从下往上，可以将Ceph系统分为四个层次

RADOS对象存储系统(统一存储池)

提供存储能力的。ceph中的一切都是以对象形式存储的,RADOS就是负责存储这些对象的,并保证数据的一致性和可靠性。

LibRADOS对象访问接口

提供访问存储接口给客户端使用。支持用户使用c、C++、java、python等编程语言二次开发自定义的访问接口。

Ceph默认提供三个接口

RBD块存储接口、RGW对象存储接口、CephFS文件存储接口。

客户端(物理机/虚拟机/容器/应用APP)

通过接口在Ceph进行数据读写的终端。

Ceph核心组件

Ceph是一个对象式存储系统，它把每一个待管理的数据流（如文件等数据）切分为一到多个固定大小（默认4兆）的对象数据（Object），并以其为原子单元（原子是构成元素的最小单元）完成数据的读写。

实体组件

OSD（守护进程 ceph-osd）

负责存储数据和管理数据,一般一个磁盘对于一个OSD;还负责响应客户端的读写请求。
通常至少需要3个OSD来实现冗余和高可用性。

Monitor（守护进程 ceph-mon）

负责保存OSD的元数据,维持Ceph集群状态的各种映射视图Map(用于监控全局状态的),还负责管理客户端的认证和授权。

Manager（守护进程 ceph-mgr）

负责跟踪Ceph集群性能状态和监控指标,暴露接口给监控系统获取监控指标数据。

MDS（守护进程 ceph-mds）

负责保存CephFS文件存储系统的元数据,管理目录接口,仅在使用cephFS文件存储接口功能的时候需要安装

虚拟组件

PG（归置组）

可理解成保存OSD位置的索引,一个PG可以包含多个数据对象(object),一个数据对象只能属于一个PG。
它在数据寻址时类似于数据库中的索引：Ceph 先将每个对象数据通过HASH算法固定映射到一个 PG 中，然后将 PG 通过 CRUSH 算法映射到 OSD。

Pool（资源池/存储池）

可理解成存放PG的namespace命名空间,一个Pool可包含多个PG,同一个Pool里的PG不能同名,不同Pool里的PG可以同名。
存储对象的逻辑分区，它起到 namespace 的作用。每个 Pool 包含一定数量（可配置）的 PG。Pool 可以做故障隔离域，根据不同的用户场景统一进行隔离。

OSD存储引擎

默认使用BlueStore，将数据对象直接存储在块设备上，相较于FileStore(存储在文件系统上的)具有更好的数据读写性能和可靠性

Ceph数据的存储过程

文件会默认以4M大小进行分片成一个或多个数据对象(object)
每个数据对象都有一个oid（由文件ID(ino)和分片编号(non)组成），通过对oid使用hash算法得到一个16进制的数值，再除以Pool里的PG总数取余，获取到数据对象的pgid
通过对pgid使用crush算法获取到PG所映射的OSD的ID，如果是多副本，则会有多个OSD的ID（PG和OSD的映射关系是在创建Pool的时候就确定好了的）
将数据对象存储到PG所映射的OSD里

Ceph版本发行生命周期

Ceph从Nautilus版本（14.2.0）开始，每年都会有一个新的稳定版发行，预计是每年的3月份发布，每年的新版本都会起一个新的名称（例如，“Mimic”）和一个主版本号（例如，13代表Mimic，因为“M”是字母表的第13个字母）。
版本号的格式为 x.y.z，x 表示发布周期（例如，13 代表 Mimic，17 代表 Quincy），y 表示发布版本类型，即 x.0.z ：y等于 0，表示开发版本 x.1.z ：y等于 1，表示发布候选版本（用于测试集群） x.2.z ：y等于 2，表示稳定/错误修复版本（针对用户）