如何用CLup管理Polardb 4008878716 services@csudata.com http://www.csudata.com 中启乘数科技 @http://www.csudata.com │中启乘数科技（杭州）有限公司 数据赋能│价值创新 关于我 《PostgreSQL修炼之道：从小工到专家》的作者，中 启乘数科技联合创始人，PostgreSQL中国用户会常委。 从 @ 专业的PostgreSQL数据库管理平台 CLup介绍CLup产品介绍 网络 clup-agent 数据库主机1 clup-agent 数据库主机2 clup-agent 数据库主机n  CLup是什么？  实现PostgreSQL/PolarDB数据库的私有云 RDS产品  PostgreSQL/PolarDB集群统一管理、统一运 维。  PostgreS 实现对PostgreSQL/PolarDB的监控管理  对PostgreSQL/PolarDB的TopSQL的管理  架构说明  有一台机器上部署的CLup管理节点，这个管 理节点提供WEB管理界面统一管理所有的 PostgreSQL/PolarDB数据库。  每台数据库主机上部署clup-agent。CLup管 理节点通过clup-agent来管理这台机器上的 PostgreSQL/PolarDB数据库。

© XXX Page 1 of 24 Curve文件系统元数据管理（已实现）© XXX Page 2 of 24 1. 2. 3. 4. Inode 1、设计一个分布式文件系统需要考虑的点： 2、其他文件系统的调研总结 3、各内存结构体 4、curve文件系统的元数据内存组织 4.1 inode定义： 4.2 dentry的定义： 4.3 内存组织 5 元数据分片 元数据持久化在单独的元数据服务器上？在磁盘上？在volume上？ inode+dentry方式？当前curve块存储的kv方式？ 是否有单独的元数据管理服务器？ 2、其他文件系统的调研总结 fs 中心化元数据 内存namespace元数据 内存空间分配元数据 元数据持久化 元数据扩展 小文件优化 空间管理单位 数据持久化 其他© XXX Page 3 of 24 moosefs（mfs） 有元数据服务器 全内存 fsnode + name) segment kv → hashtable(key inode + offset) etcd 差 块设备，最小10GB segment + chunk raft 块设备的元数据管理 cephfs 3、各内存结构体 时间复杂度 空间复杂度 特点 可用实现 Btree 一个节点上保存多条数据，减少树的层次(4~5层)，

性能对比 可行性分析 方案对比 对比结论 架构设计 卷和文件系统 元数据架构 文件系统快照 方案一：文件/目录级别快照 方案二：文件系统快照 关键点 元数据设计 数据结构 索引设计 文件空间管理 开发计划及安排 背景 为更好的支持云原生的场景，Curve需要支持高性能通用文件系统，其中高性能主要是适配云原生数据库的场景。当前Curve是实现了块存储，向上提供块设备服务，CurveFS会基于此实现。第一阶段的目标是实现 kv方案设计 curve实现块设备时，元数据不是扁平化的设计，而是采用来有目录层级的 namespace 方式，namespace 已经实现了 fs 元数据管理的雏形，具备了基本的元数据管理功能。（当时为什么要设计为 namespace 的管理形式？留有租户这个概念），直接基于 namespace 开发： a. 功能 软/硬链接：目前是都不支持的。软链接可以通过标识文件类型解决；由于 prefix list：list在通用文件系统中是很常见的操作，目前 curve 的元数据缓存使用的 lru cache，因此 list 只能依赖 etcd 的 range 获取方式。如果需要对 list 加速，需要新的缓存结构 c. 扩展性/可用性/可靠性 依赖于第三方kv存储，目前是etcd CurveFS 单机内存元数据设计 类似 fastcfs 和 moosefs 的元数据设计方式，采用通用的

1 当内核移除其inode cache时，会调用forget，此时lookup count需要减nlookup（forget的参数） 当umount时，所有lookup count减至0 不应该完全依赖forget接口去实现inode的移除，因为forget接口可能不会被内核调用（例如client崩溃） 相关调研 moosefs moosefs 未对接forget moosefs 实现了在m 优点： 通过meta文件系统来管理trash，更为优雅。© XXX Page 8 of 15 1. 2. 1. 2. 1. 1. 2. 3. 4. 5. 缺点： moosefs是单mds，所以不存在接口原子性的问题，这块要重新考虑，我们实现上会比moosefs复杂，需要引入一些额外的复杂性。 由于是按目录管理trash，那么必须是两个tras 。所以实际的内存和外存中的inode的删除机制，必须是在metaserver中实现的。client端只是 进行nlink-1的操作。 不能完全依赖forget接口的调用来移除inode，因为client可能会崩溃，也可能下线。所以实际移除inode只能依赖于metaserver，两种方式：chubaofs的简单粗暴放7天就删，或者moosefs使用session机 制来维护inode是否被打开。所以从这一点来看，

com/opencurve/curveCURVE基本架构 01 02 03 04 Client总体介绍 热升级NEBD总体介绍 新版本Client/NEBD性能优化CURVE基本架构 • 元数据节点 MDS • 管理和存储元数据信息 • 感知集群状态，合理调度 • 数据节点 Chunkserver • 数据存储 • 副本一致性，raft • 客户端 Client • 对元数据增删改查 • 对数据增删改查 请求会被拆分成两个子请求：  ChunkIdx 1, off: 8M len 8M  ChunkIdx 2, off: 0 len 8MCLIENT IO流程 子请求由哪个chunkserver处理，依赖以 下信息：  逻辑chunk与物理chunk映射关系  物理chunk所属的复制组(copyset)  复制组所在的chunkserver列表  复制组的leader信息CLIENT 放入任务队列后，异步请求发起成功，返回用户 IO拆分线程 4. 从任务队列取出任务后进行拆分 5. 拆分过程依赖元数据，可能会通过MDSClient向 MDS获取 6. 拆分成的子请求放入队列CLIENT IO线程模型 IO分发线程 7. 从队列中取出子请求准备发送 8. 发送依赖复制组leader，可能会向 Chunkserver查询复制组leader 9. 发送写请求给Chunkserver

MDS 管理元数据信息 收集集群状态信息，自动调度 • 数据节点 Chunkserver 数据存储 副本一致性 • 客户端 Client 对元数据增删改查 对数据增删改查 • 快照克隆服务器MDS各个组件 MDS是中心节点，负责元数据管理、集群状态收集与调度。MDS包含以下几个部分： • Topology: 管理集群的 topo 元数据信息。 • Nameserver: 管理文件的元数据信息。 心跳模块。跟chunkserver进行交互，收集chunkserver上的负载信息、 copyset信息等。 • Scheduler: 调度模块。用于自动容错和负载均衡。TOPOLOGY topology用于管理和组织机器，利用底层机器的放置、网络的规划以面向业务提供如下功能和非功能需求。 1. 故障域的隔离：比如副本的放置分布在不同机器，不同机架，或是不同的交换机下面。 2. 隔离和共享：不同用户的数据可以实现固定物理资源的隔离和共享。 physicalpool: pool1 type: 0 replicasnum: 3 copysetnum: 100 zonenum: 3 scatterwidth: 0NAMESERVER NameServer管理namespace元数据信息，包括（更具体的信息可以查看curve/proto/nameserver2.proto）： • FileInfo: 文件的信息。 • PageFileSegment:

监控——直观地展示Curve运行状态；  运维——保障Curve始终稳定高效运行。 质量 ✓ 质量管理体系（设计、开发、review、CI） ✓ 测试方法论（单元测试、集成测试、系统测试） 监控 ✓ 监控架构 ✓ 指标采集、后端处理、可视化展示 运维 ✓ 运维特性 （易部署、易升级、自治） ✓ 运维工具（部署工具、管理工具） 4/33背景 01 02 03 04 Curve质量控制 Curve监控体系 流程中。 设计  设计流程  文档规范 开发  编码规范与提交流程  版本管理 测试  测试方法论  CI与异常测试 6/33设计流程 Curve团队采用敏捷开发模式，负责人在制定迭代计划时，确认哪些任务需要设计 文档：  小需求（改动小）将实现思路记录到任务管理系统中（JIRA），即可进行开发；  大需求（新模块、复杂功能）需要输出独立设计文档，并进行评审；对于功能或 CI测试基础上增加了异常自动化测试 和混沌测试，确保master分支代码的 bug尽可能早地暴露出来。 通过这种流程，curve可以在一定 程度上保证master分支的稳定性。 master 10/33版本管理 Curve版本命名规则是x.y.z{-后缀}  x为主版本号，每次发布大版本时递增； 大版本一般半年发布一次。  y为次版本号，每次发布小版本时递增; 小版本一般1~2个月发布一次。

成为领导者。 • Follower: 响应来自其他服务器的请求，如果接受不 到消息，就变成候选人并发起一次选举。 • 时间被划分成一个个的任期，每个任期开始都是一次 选举。 • 选举成功，领导⼈会管理整个集群直到任期结束。 • 选举失败，这个任期就会没有领导⼈⽽结束。 raft选举leader raft任期RAFT协议简介 raft复制状态机 1. leader收到客户端的请求。 2 本的方式保存块 设备上的数据。 • snapshotCloneServer：卷的快照克隆服务，持久 化到S3中。Curve块存储RAFT应用 数据分布 • 每个raft实例用一个copyset管理，copyset是个逻辑 概念。写入chunk的数据，由copyset对应的raft完成 3副本的写入。 • multi-raft：copyset和chunkserver是多对多的关系 • 每个 Curve文件存储 • 分布式文件系统 • 支持多挂载，提供close-to-open一致性 • 提供缓存加速，可使用内存、本地盘、云盘加速 • 存储后端可对接对象存储，降低成本 • 支持生命周期管理 Curve文件存储架构 • client：接受用户请求，采用fuse的方式挂载挂载使用。 • 元数据集群：mds 和 metaserver。 • mds：保存元数据，包括topo信息、文件系统信

●基于EXT4的存储引擎，依然需要通过系统调用来回切换 ●读写都需要CPU拷贝数据 ●不能发挥某些NVME的功能，例如write zero10/17/22 5 为什么用PFS ●对代码比较熟悉 ●找一个能管理裸盘，具有产品级可靠性的代码挺难的 ●PFS支持类POSIX文件的接口，与使用EXT4的存储引擎代码很像， 所以容易移植现有代码到PFS存储引擎 ●CurveBS对文件系统元数据的操作非常少，对文件系统的要求不高， 高， 所以不需要元数据高性能，这方面PFS也合适10/17/22 6 对PFS的修改 ●基于阿里开源的PFS ●不再基于daemon模式，而是直接使用pfs core api ●依然向外提供管理工具, 例如 pfs ls、cp、rm等 ●增加spdk驱动10/17/22 7 新增PFS接口 ●增加pfs_pwritev和pfs_preadv接口 ●ssize_t pfs_preadv(int 配，使用dpdk内 存，才可以完成DMA写NVME10/17/22 16 PFS DMA 总体架构10/17/22 17 TCP也可以部分零copy ●读写盘的部分是零copy的 ●网络部分依赖内核tcp，不是零copy10/17/22 18 进展 ●还在测试CurveBS ●布置、监控等工具需要更新10/17/22 19 性能测试 ●使用pfs daemon测试 ●估计非da

提供配置共享和服务发现的系统比较多，其中最为大家熟知的就是zookeeper和etcd, 考虑当前系统中mds有两个外部依赖模块，一是mysql， 用于存储集群拓扑的相关信息；二是etcd，用于存储文件的元数据信息。而etcd可以用于实现mds高可用，没必要引入其他组件。 使用etcd实现元数据节点的leader主要依赖于它的两个核心机制: TTL和CAS。TTL(time to live)指的是给一个key设置一个 Campagin成功后再次获取竞选时使用的key值Leader/MDS2，获取失败，退出 MDS2 Campagin成功后再次获取竞选时使用的key值Leader/MDS3，获取失败，退出 这种情况可以被正确的处理，三个mds都退出，依赖daemon重新拉起，发起新一轮的MDS leader竞选。 4.2.4.4 总结 etcd集群发生leader选举的情况，会造成MDS出现双主或者一段时间内没有MDS提供服务的情况。© XXX