并对以上文件系统在相同环境进行了元数据节点性能测试： 。测试结果c开发的moosefs和fastcfs元数据性能远优于go开发的chubaofs和c开发的cephfs，理论上分析这个结果是合理的，分布式的元数据设 调研测试 计会涉及到多次rpc的交互。这里需要确认的一点是：我们需要怎样的元数据节点的性能？ 可行性分析 方案对比 根据上述调研和测试结果，我们考虑了三种curvefs的元数据设计方案： 元数据节点 dentry/inode 数据结构 内存结构确认 2021-05-13 @陈威 代码框架完成，主要涉及接口对接 2021-05-20 @陈威 开发完成 2021-05-28 @陈威等 空间分配 空间分配方案确认 2021-05-14 @吴汉卿 代码框架完成，主要涉及接口对接 2021-05-20 @吴汉卿等 模块开发完成 2021-05-28 @吴汉卿 @吴汉卿 curvefs client端 主要接口及流程梳理和确认 2021-05-19 @许超杰 代码框架开发 2021-05-27 @许超杰 主要接口代码开发完成 2021-06-09 @许超杰等 联调 2021-06-10起 @所有人© XXX Page 14 of 14

Cache设计 • Curve社区介绍Curve是什么？ • Curve云原⽣软件定义存储 • Curve分布式块存储 • Curve分布式⽂件存储 • ⾼性能、易运维、云原⽣Curve⽂件系统框架和主要应⽤场景 • AI机器学习场景 • ⼤数据计算场景 • 中间件数据存储场景 • ⽀持POSIX兼容的⽂件API • ⽀持低延迟的⽂件数据访问Curve⽂件系统⾯临的问题 • 设置属性 • 关闭⽂件时会发送FLUSH请求和RELEASE请求FUSE⽂件IO读写流程FUSE的IO路径及瓶颈分析 • 对⽐测试 • ⽂件访问测试直接访问ext4 • 通过FUSE访问passthrough_ll底层ext4 • 内核调⽤延迟测试 • 与FUSE Daemon通讯120us左右，FUSE Daemon⼤概10us以内 • 瓶颈在/dev/fuse通讯开销基于FUSE可能的优化点 passthrough_ll 调⽤底层ext4 • 进程共享内存通信延迟10us+ • others 开销 10us+ • fuse_ll_ops开销10us-基于FUSE的优化框架 • 框架优化的要点 • 共享inode cache • 共享data cache的映射 • GETATTR流程 • ⽂件读取流程 • 相关⼯作 • extFUSE • google

质量——向用户交付稳定可靠的软件；  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 软件质量的定义是：软件与明确地和隐含地定义的需求相一致的程度。 为了确保最终交付的软件满足需求，必须将质量控制贯穿于设计、开发到测试的整个流程中。 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 Dailybuild测试 提交issue 开发设计 提交PR review +1 CI测试（编译、静态检 查、单元测试、集成测 试、覆盖率80%卡点） 合入master 分支 代码提交流程 异常自动化 测试 混沌测试 （每周一次） CI测试（编译、静态检 查、单元测试、集成测 试、覆盖率80%卡点） 邮件通知 Curve所有代码均在github托管。新 代码需要通过CI测试和code

能，底层基于ext4文件系统，操 作实际的磁盘。 ChunkServer架构ChunkServer通过RPC网络层与client， MDS，其他ChunkServer通信。RPC 网络层是由brpc框架去完成的。包 括读写socket，rpc协议解析等。 ChunkServer架构RPC Service层是对外提供的一些RPC服 务的接口。包含的RPC服务有： • ChunkService。IO相关操作 新版本ChunkServer性能优化新版本ChunkServer性能优化 Curve最新的release1.1中对client和chunkserver分别进行了优化，fio性能测试的结果如下表格： Nbd 10盘： Nbd单盘：新版本ChunkServer性能优化 单深度fio测试chunkserver内部时延统计 Raft 日志落盘延迟 优化前性能分析：braft日志落盘时延占据了ChunkServer处理时延的50% 3、改为O_DIRECT模式 How？ Why？新版本ChunkServer性能优化 1、模拟braft日志落盘方式的demo程序测试结果，latency为调用sync花费的时间（第一次新写，第二次覆盖写）; 2、因为在请求4KB的情况下，写入的大小带上头部后是4120，是不对齐的，所以又测试了一下把写入大小改成4096的情况：新版本ChunkServer性能优化 因此ChunkServer性能优化主要是braft日志落盘优化，包括三个方面：

• 不利于把复杂的存储协议代码搬进内核，例如(curve, brpc, c++, protobuf 等) • TCMU多了一层转接，配置过程复杂，业界踩的坑不够多。 • TCMU的用户态代码会受到框架约束，不够灵活。iSCSI target 服务器 • TGT(STGT) • 比较久的历史，原来叫STGT，后来改成TGT • 纯用户态，不与内核绑定 • 支持复杂的存储系统，例如ceph rbd connection，在单线程里做event loop多路复用。 • 多个target时，如果挂的设备多，一旦客户端请求量大，就会忙不过来。 • 开源界有尝试修改 • 例如sheepdog的开发者提交过一个patch，但是测试效果不理想，分析 原因，event loop依然是瓶颈对TGT的性能优化 • IO是使用多个epoll 线程，充分发挥多CPU能力 • 当前策略是每个target一个epoll线程，负责Initiator发过来的I/O 因为TEL线程只存取自己负责的target，不存取别的target，所以TEL线程 不需要target list lock。 • 管理面是单线程，只有它遍历target list，没有需要互斥的情况。FIO性能测试（配置) • [global] • rw=randread • direct=1 • iodepth=128 • ioengine=aio • bsrange=16k-16k • runtime=60

1 用UCX实现BRPC对RDMA的支持 徐逸锋2 BRPC简介 ●BRPC是Curve的基础通讯框架 ●支持远程过程调用 –C++ –TCP传输 –bthread协程(m:n调度，减少基于内核的下文切换 ，减少cache miss) ●多协议支持 –baidu_std,http,grpc… ●protobuf3 BRPC简介 ●Client/Server架构 ●使用Protobuf定义协议文件 ●支持RDMA，TCP，Shared memory等 ●能透明支持多个链路传输，例如多网卡bond ●编译成.so或lib的方式，可以集成到应用程序里 ●有完善的配置功能，ucx_info可以dump配置信息 ●有性能测试工具 ●比较详细的文档2223 UCS ●是一些工具代码，例如 –链表 –hash table –epoll event loop – memory register cache –config or-brpc.git –curve主干分支 –ucx_am当前rdma分支 ●对brcp的改动不大，加入的模块基本上独立 ●降低了开发难度 ●ucx满足我们对rdma支持的需求 ●已经测试通过了curve验证，取得了不错的性能提升66 Thank You！

© XXX Page 1 of 33 CurveFs 用户权限系统调研（已实现）© XXX Page 2 of 33 一、Curvefs测试 1. 启动curvefs 问题1：root用户无法访问挂载目录 测试 allow_root 测试allow_other 参考文献 问题2：本地文件系统挂载默认是共享的？ 问题3：文件系统访问控制是在哪一层实现的？ 二、文件系统权限管理 文件类型 是如何与具体的 Inode 相关联 如何存储和获取ACL信息 Inode权限校验 chmod、chown、setfacl、getfacl接口文件系统自己如何实现 结论： 参考文献： 一、Curvefs测试 代码：https://github.com/cw123/curve/tree/fs_s3_joint_debugging 环境：test2 1. 启动curvefs 手动创建curve卷，/etc/curve/client volume=/fs -o user=test -o conf=./curvefs/conf/curvefs_client.conf /tmp/fsmount 问题1：root用户无法访问挂载目录 测试发现client mount进程是哪个用户启动的就只有该用户(filesystem owner)可以访问该目录，即使挂载点mode是777。 # filesystem owner wanghai0

调研（已实现）© XXX Page 2 of 23 open接口原型 open flags flags定义 flags的含义 libfuse open open flags 在curvefs上的测试 open flags 实现方式 整体flags支持方案 具体flag的实现方案 O_TRUNC I/O模式类 O_DIRECT O_SYNC, O_DSYNC O_NONBLOCK(O_NDELAY open flags flags定义 flags通过宏定义实现，定义见 ，主要包括如下flag fcntl.h # 红色是不支持且会执行结果错误；橙色是暂不确定但不影响写入结果；紫色为暂时无法测试；黑色是已经支持 #define O_RDONLY 00000000 #define O_WRONLY 00000001 #define O_RDWR 00000002 #define O_CREAT handle ino the inode number fi file information© XXX Page 7 of 23 open flags 在curvefs上的测试 在现在的curvefs上进行open相关flag测试，发现已经支持部分open flags（mount 参数指定了default_permissions），VFS做了部分工作（如上open brief所述）： O_CREAT

Ceph（L/N） Curve 151.89% 204.56% 单卷4K随机读写平均延迟(ms) 1.244 3.2 3.1 0.998 4K随机写 4K随机读 61.12 % 67.8% 测试环境：6台服务器*20块SATA SSD，E5-2660 v4，256G，3副本场景 高性能高性能 • quorum机制：raft • 轻量级快照 • io路径上的优化 • filepool落盘零放大 Ceph（L/N） Curve 58.92% 71.21% 10卷4K随机读写平均延迟(ms) 4.34 7 3.7 2.423 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 curve_ops_tool • 自动化部署工具 • 一键部署，一键升级高质量 • 良好的模块化和抽象设计 • 完善的测试体系 • 单元测试 行覆盖80%+，分支覆盖70%+ • 集成测试 Given When Then 方法 完备的测试用例集 • 自动化异常测试 41个异常用例 • 自动化大压力随机故障注入 20轮随机故障注入背景 01 02 03 04 总体设计 系统特性

●根据阿里《When Cloud Storage Meets RDMA》的说法 ●在100Gbps网络带宽时，内存带宽成为瓶颈 ●Intel Memory Latency Checker (MLC)测试得到的CPU内存带宽是 61Gbps10/17/22 3 RDMA可以减轻CPU负担 ●可以减少CPU操作网络通讯的开销 ●读写内存都由网卡进行offload ●应用程序不再通过系统调用在内核和用户态来回切换10/17/22 ●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daemon模式的会更快一点，因为没有跨进程开销10/17/22 20 Write,DMA write,Write-zero测试10/17/22 21 fio 4k 1个并发+单深度10/17/22