CurveBS IO Processing Flow

• 语言: 日语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/opencurve

摘要

文档详细描述了CurveBS的IO处理流程及其核心架构组件。CurveBS由Metadata Server (MDS)、ChunkServer和Client三部分构成，其中MDS负责元数据管理和集群状态收集，ChunkServer处理数据存储和复制，而Client通过NEBD模块与上层应用交互。文档还介绍了CurveBS的数据组织和一致性机制，采用BRaft协议实现数据复制一致性，通过CopySet减少复制组数量和通信开销。数据存储采用分块管理，每个块设备映射到文件系统中的文件，支持高效随机读写。

AI总结

CurveBS I/O处理流程

1. **CurveBS架构概述**
CurveBS的核心组件包括：
- **Metadata Server (MDS)**：管理虚拟磁盘映射和数据副本分布，存储元数据信息并持久化到ETCD，负责集群状态收集和调度。
- **ChunkServer**：负责数据存储和多副本一致性。
- **Client**：为上层应用提供读写接口，与MDS交互元数据，与ChunkServer交互数据。
- **Snapshot Clone Server**：支持快照和克隆功能，快照数据存储在支持S3接口的对象存储中，支持异步增量快照、回滚等操作。

2. **I/O处理流程**
- **用户请求**：用户发起读写请求（如读取offset=0，长度4096）。
- **元数据查询**：Client从MDS查询元数据，并将请求转换为Chunk级别的请求（如CopysetId=1，chunkId=5678）。如果段未分配，Client会请求MDS分配段（默认1GB，可配置）。
- **数据操作**：Client与ChunkServer交互进行数据读写操作。
- **数据可靠性**：CurveBS使用多副本机制保障数据可靠性，避免副本组过于分散导致的高故障概率。

3. **数据一致性**
CurveBS采用BRaft一致性协议，基于RAFT算法。
- **CopySet**：作为基本的复制单元，包含共识模块和日志模块，负责将操作（如写、删、快照）应用到对应Chunk。
- **状态机**：每个CopySet对应一个状态机，负责将日志应用到存储操作中，确保数据一致性。

4. **数据存储与组织**
- **ChunkServer**：管理Chunk的存储，支持4KBrandom读写，确保块设备的对齐读写。
- **CopySet**：用于减少元数据量，优化复制组数量和通信开销，提高数据可靠性。
- **虚拟块设备映射**：虚拟块设备（如/dev/sda）映射为文件（如/foo/bar），文件地址空间划分为Chunk（默认16MB），每个Chunk分布在不同存储节点。

5. **性能与架构优化**
- **CurveFS**：基于FUSE实现文件系统接口，分为Fs-meta集群（管理inode元数据）和Fs-data集群（存储文件数据），支持对象存储和CurveBS。
- **性能优化**：BRaft协议降低写延迟，仅需多数副本成功即可提交，相比强一致性协议资源消耗更低。

总结：CurveBS通过MDS、ChunkServer和Client的协作，实现高效的I/O处理，同时依托BRaft协议确保数据一致性，通过CopySet优化数据复制和元数据管理，保障数据可靠性和存储效率。