© XXX Page 1 of 30 Curve元数据节点高可用© XXX Page 2 of 30 1. 需求 2. 技术选型 3. etcd clientv3的concurrency介绍 3.1 etcd clientV3的concurrency模块构成 3.2 Campaign的流程 3.2.1 代码流程说明 3.2.2 举例说明Campagin流程 3.3 Observe的流程 异常情况4：Etcd集群的follower节点异常 4.2.7 各情况汇总 1. 需求 mds是元数据节点，负责空间分配，集群状态监控，集群节点间的资源均衡等，mds故障可能会导致client端无法写入。 因此，mds需要做高可用。满足多个mds, 但同时只有一个mds节点提供服务，称该提供服务的mds节点为主，等待节点为备；主节点的服务挂掉之后，备节点能启动服务，尽量减小服务中断的时间。 需要解决的问题就是：如何确定主备节点。 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设置一个有效期，到期后key会被自

数据中心1 CLup管理节点1 clup-server 数据中心2 CLup管理节点2 clup-server 数据中心1 CLup管理节点2 高可用机制自动切换  数据一致性保证 数据可用性  提供读写VIP  读写高可用 读写分离  多个读库之间负载均衡 负载均衡  读线性扩展  支持分库分表 高扩展性 写 VIP 读 VIP PG (Primary) (Primary) PG (Standby1) PG (Standby2) PG (Standby3) 数据同步复制 写请求 读请求 应用层 负载均衡器 CLup高可用及读写分离功能http://www.csudata.com │中启乘数科技（杭州）有限公司 数据赋能│价值创新 Clup管理界面-性能监控http://www.csudata.com │中启乘数科技（杭州）有限公司 数据赋能│价值创新 CLup的高可用需要VIP 操作系统：CentOS7.X 盘要求有路径：/dev/nvmeXnY  机器需求 4台虚拟机器或物理机 1台做CLup管理节点：内存大于2GB 3台做数据库节点：内存需要大于4GB，最好有反亲和性，即能分布在不同的 物理机上以保证高可用性阿里云的环境中创建Polardb的方法 共享盘使用阿里云自带的高性能Nvme盘，注意使用Nvme磁盘对可用 区有要求：

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 dentry，inode 两层 加载：数据量较大的情况下，元数据节点启动较慢；但是元数据使用 master-slave 可以降低 failover 情况下的加载时间 b. 扩展性/可用性/可靠性 扩展性不够，受限于单机的内存和磁盘，只能纵向扩展 可用性足够，由于是 master-slave 的方式，master 以同步方式调用 slave，slave 在内存中也缓存了全部元数据信息 master-slave 持久化元数据以及保证多副本数据一致性。基于这种方式开发： a. 性能 由于元数据分片，获取元数据需要跟多个节点进行rpc的交互，因此性能相比单机要弱一些 b. 扩展性/可用性/可靠性 使用 multi-raft, 扩展性、可用性和可靠性与元数据节点一致 对比结论 CurveFS 近期要能支持mysql所要接口，长期需要支持通用文件接口。 kv 虽然改造简单，短期内对基本功能的支持没有问题，但这个架构不利于

•可以在指定地址空间内随机读写 write(offset, len) •服务质量要求：数据不能丢、服务随时可用、弹性扩缩容 要什么 •成百上千台存储节点 •磁盘故障、机器故障、网络故障概率性发生 有什么 分布式存储系统需要满足接口需求，并且有持续监控、错误检测、容错与自动恢复的能力 以达到高可靠、高可用、高可扩分布式存储的要素 要 素 拆 解 数据分布 —— 无中心节点/中心节点 均 衡 地址空间的每段数据会分布在不同机器的磁盘上，如 何找到这些数据？ 可靠性 & 可用性 —— 多副本/EC 服务不可用时 间 数据一致性 —— 一致性协议 如何保证数据不丢？如何保证各种硬件故障的时候读 写都正常？ 可扩展性 —— 和数据分布的方式相关 所用容量都用完后，可以新增机器扩展容量分布式存储的要素 — 数据分布 无中心节点：哈希算法 INPUT 写三次？ 一致性协议 一致性：WARO（Write-all-read-one）、Quorum WARO • 所有副本写成功 • 读可用性高：可以读任一副本 • 写可用性较低，任一副本异常写失败 Quorum • 大多数副本写成功 • 读写服务可用性做一个折中 • 写性能提升，速度取决于写的较快的大多数 W R client W W W client分布式存储介绍 01

新一代分布式存储系统 Curve 李小翠Curve 是高性能、高可用、高可靠的分布式存储系统 • 高性能、低延迟 • 可支撑储场景：块存储、对象存储、云原生数据库、EC等 • 当前实现了高性能块存储，对接OpenStack和 K8s 网易内部线上无故障稳定运行一年多，线上异常演练 • 已开源 • github主页： https://opencurve.github.io/ • github代码仓库： 对数据增删改查基本架构 • 快照克隆服务器 独立于核心服务 储到支持S3接口的 对象存储，不限制数量 异步快照、增量快照 从快照/镜像克隆 ( lazy/非lazy ) 从快照回滚数据组织形式 • 底层 可用性 / 可靠性 扩展性 / 负载均衡 向上提供无差别文件流 • Application 块/对象/EC等 感知具体格式 提供不同文件类型支撑不同上层应用数据组织形式 • PageFil 4K随机写 4K随机读 38% 34.5% 测试环境：6台服务器*20块SATA SSD，E5-2660 v4，256G，3副本场景高可用 核心组件支持多实例部署，允许部分实例异常 MDS、Snapshotcloneserver 通过 etcd 选主，实现高可用高可用 chunkserver 使用raft，2N + 1 个副本允许 N 副本异常自治 • 自动故障恢复 • 多对多，恢复时间短

增量转储，第一次全量转储s3之后，后续只需转储增量部分 • 高可用，快照任务中断自动拉起继续转储快照和克隆的特点 • 克隆的定义 • 克隆是指从卷复制出卷的功能，提供快速的复制卷的能力。 • 这里的克隆还包括从快照回滚的功能 • 克隆的特点 • 支持Lazy和非Lazy两种模式克隆 • 支持从快照克隆和从镜像（卷）克隆 • 支持从快照回滚 • 高可用，克隆任务中断自动拉起继续克隆快照克隆服务器架构 • 用户不可见。 Cloning: • 元数据安装成功； • Lazy方式下可见，用户可用； • 非Lazy不可见。 MetaInstalled: • 数据拷贝完成； • 可提供所有服务。 Cloned:LAZY 克隆 Lazy克隆 较快，秒级克隆： MetaInstalled状态可用，即完成元数据安装，就 从临时目录rename，用户可见。 Lazy Alloc Chunk，利于超售： 时才分配chunk 额外接口： 不进行数据复制，而是提供额外的Flatten接口， 完成数据复制。 适用场景： 适用于从镜像快速创建云主机场景 非Lazy克隆 较慢，分钟级： Cloned状态可用，即完成整个数据克隆，才从临 时目录rename，用户才可见。 无Lazy Alloc chunk： 安装元数据时即分配好chunk。 无额外接口： 无需Flatten接口。 适用场景：

partition和inode以及dentry的对应关系？© XXX Page 5 of 19 怎么确定inode和dentry于partition的对应关系？ 创建inode的时候，获取这个volume的所有的可用的（RW状态）meta partition，然后使用round robin的方式，遍历尝试去所有的partition中，直到找到一个partition可以创建inode。 创建dentry，去parent ver。 curvefs的topo信息的层级最终是这样： →pool ：存储池（curve的physical pool和logic pool这里合并，只保留一个pool） →zone：可用域 →server：代表着一台服务器 →metaserver：代表着一块盘© XXX Page 9 of 19 每个copyset的由处于不同zone的metaserver组成复制组。 curvefs管理工具发起创建fs命令，mds收到createfs命令之后，在mds插入的一条fs记录，状态为NEW。然后为fs创建copyset，默认为3个。mds调用topology的接口找到3个可用的copyset，如果没有足够可用的cop yset，就创建新的copyset补齐。 然后生成一条rootInode的记录，根据copyset的分片规则，在对应的copyset上插入一条rootinode的记录。最后修改fs状态为INITED。©

，随机或者选择可用空间 最大的extent分配出去。 文件申请空间时，之前预分配块的剩余空间被其他文件占用。此时，首先从level1查找一个可用的块，不满足要求时，按情况1进行处理。 file1再次追加写入数据时，会附带32MiB来申请空间。此时，从level1中查找32MiB对应的块标记是否为0，如果为0，则将这个块继续分配给file1。否则，可以从level1中随机选择一个可用的块进行分配© XXX

持久化文件 key_value_pairs 其他说明 实现 1、inode、entry 的编码 2、KVStore Q&A 单靠 redis 的 AOF 机制能否保证数据不丢失? redis 的高可用、高可扩方案？ redis + muliraft 存在的问题？ redis 改造 vs 自己实现? redis 中哈希表实现的优点？ 参考 前言 根据之前讨论的结果，元数据节点的架构如下图所示 sync，那么性能就会下降很多） 所以，单靠 redis 的方案是不行了. redis 的高可用、高可扩方案？ 主要是 redis cluster + 主从复制 (或者第三方 codis + 哨兵) redis cluster/codis 主要解决扩展性的问题，它会进行分片，每个 redis 实例保存分片的 key 主从复制主要解决高可用，一个分片实例挂 2 个从实例，当主节点挂掉时，cluster/哨兵会自动将从节点升为主节点

延迟降低21% TPS提升26% 研究现状Curve块存储 1. 分布式块存储服务 2. KVM块存储服务 3. iSCSI协议 4. 容器云块存储(CSI) 应用场景Curve块存储 1. 高可用性/高可靠性 (易运维) 2. RAFT一致性协议 3. CopySet分配算法 4. 拓扑结构 5. 高性能 6. chunkfilepool (降低写放大) 7. data stripe