© XXX Page 1 of 9 Curve支持S3 数据缓存方案© XXX Page 2 of 9 版本 时间 修改者 修改内容 1.0 2021/8/18 胡遥 初稿 背景 整体设计 元数据采用2层索引 对象名设计 读写缓存分离 缓存层级 对外接口 后台刷数据线程 本地磁盘缓存 关键数据结构 详细设计 Write流程 Read流程 ReleaseCache流程

拓扑结构Curve块存储 1. Curve块存储将虚拟块设备 映射到文件 2. 每个文件包含的chunk分散 在集群的存储节点 3. chunkserver按照故障域分组 4. copyset中的节点属于不同的 故障域 数据组织Curve块存储 IO流程Curve块存储 1. chunkserver负责数据的存储 2. RAFT协议保持数据的一致 性 3. chunkfile 兼顾性能与容量的机器学习 场景 2. 快速跨云弹性发布的业务 3. 低成本大容量需求的业务 4. 中间件冷热数据自动分离 5. S3和POSIX统一访问需求 主要挑战和支持场景Curve Roadmap 1. 架构 1. 文件存储支持分布式缓存、完善冷热数据分层存储能力 2. 完善混合云、公有云上部署架构 3. 完善高性能3副本存储引擎，支持混合盘 4. 文件存储支持数据存储到HDFS、rados等引擎 大文件读写性能优化，RAFT优化，降低写放大 3. 功能 1. 文件存储支持回收站/生命周期管理/配额/用户权限等 2. 支持NFS、CIFS/SMB、HDFS等协议 3. 块存储支持按存储池创建卷Curve 社区介绍 1. Curve的成长离不开社区贡献者的支持和参与。非常欢迎广大 社区用户为Curve贡献代码、文档，提交issue和改进网站。我 们愿意为您提供必要的支持 2. 社区成员组成： 网易杭研、网易云

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。 • pool: 用于实现对机器资源进行物理隔离，server不能跨 Pool交互。运维上，建议以pool为单元进行物理资源的扩 容。 • zone: 故障隔 ，以实现统一存储系统的需求，即在单个存储系统中多副 本PageFile支持块设备、三副本AppendFile（待开发）支持在线对象存储、AppendECFile（待开发）支持 近线对象存储可以共存。 如上所示LogicalPool与pool为多对一的关系，一个物理pool可以存放各种类型的file。当然由于curve支持 多个pool，可以选择一个logicalPool独享一个pool。 模块进行均衡及配置变更的依据 • 通过chunkserver定期上报copyset的copyset的epoch， 检测chunkserver的copyset与mds差异，同 步两者的copyset信息 • 支持配置变更功能，在心跳回复报文中下发mds发起的配置变更命令，并在后续心跳中获取配置 变更进度。HEARTBEAT MDS端：mds 端的心跳主要由三个部分组成： • TopoUpdater: 根据

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 多个单副本的 chunk 形成 EC 组 一个对象作为 EC 组的一个满条带 挖洞即时空间回收拓扑 • 管理和组织机器 • 软件单元：chunkserver • 物理机：server • 故障域：zone • 物理池：poolIO流程 client MDS leader Chunk server 1、发起请求 2、查询元数据 5、返回结果 5、返回结果 user 3、查询leader节点 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 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

弹性：随意扩缩容 速度：更快的构建发布业务 底层构建在分布式存储之上 云原生的概念： 易用性：跨平台，超融合，弹性 小型主机 容量有限分布式存储的分类 按照各种应用场景所需的存储接口分类 对象 存储 文件 存储 块存储 接口为简单的 Get、PUT、DEL 和其他扩展 通常意义是支持 POSIX 接口 传统意义的文件系统： Ext4 对指定地址空间进行随机读写 传统意义的块存储：磁盘分布式存储的要素 03 04 Ceph 架构简介 | 块存储场景 | 使用中的问题 Curve 架构简介 | 数据对比 | 应用情况 FAQ 答疑架构简介 — 总体架构 开源分布式存储界的扛把子 支持块存储、文件存储、对象存储架构简介 — 概念介绍 object：存储单元 PG：Placement Groups 归置组 归置组中的成员为副本 OSD：Object 分布式存储的要素 02 03 04 Ceph 架构简介 | 块存储场景 | 使用中的问题 Curve 架构简介 | 主要亮点 | 应用情况 FAQ 答疑架构简介 — 总体架构 支持块存储、文件存储（多种存储后端）架构简介 — 概念介绍 Segment: 空间分配的基本单元 Chunk: 数据分片 Copyset: 复制组 ChunkServer: 管理一个磁盘进程架构简介

进行组织，还有一些因素需要考虑。 是mds节点上组成一个全局的结构体，还是分目录，按照一个目录进行组织。 这需要考虑的元数据管理的分片策略。当前curve文件系统目的是提供一个通用的文件系统，能够支持海量的文件，这就需要文件系统的元数据有扩展能力。元数据管理仅使用一台元数据管理服务器是不够的。使 用多台元数据服务器需要对元数据进行合理的分片。 当前的一个可行方案是按照inodeid进行分片。分 inode B dentry信息 0 + A → 100 100 + D → 400 200 + E → 300 0 + B → 200 这里rename的时候，涉及到inode信息跨节点迁移。需要引入分布式锁，是个难点。 symbolic link： 这个类型的文件和普通文件一样创建删除，区别在于，在inode信息中记录需要链接到的地址。 hardlink：生成一个hardlink c请求，对性能的影响 可能没有想象中的大。一旦client知道了文件或者目录的inodeid，后续对inode的修改，都不需要去先查询dentry信息，可能直接对inode进行修改。 还有将来如果支持多挂载或者一写多读或者多写多读的场景，那么面临着client的缓存失效的问题，这个时候需要去metaserver重新查询inode的信息，这个查询也不需要重新查询dentry信息。因为一个文件或者

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。 从业近20年，拥有20年数据库、操作系统、存储领 域的工作经验，历任过阿里巴巴高级数据库专家、 网易研究院开发专家，从事过阿里巴巴Greenplum、 PostgreSQL、 MySQL数据库的架构设计和运维。 既熟悉数据库的，是最早的Oracle 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) PG (Standby1) PG (Standby2) PG (Standby3) 数据同步复制 写请求

de。 目录的nlink字段与文件的nlink字段不同， ， 并且在目录下， ， 删除目录nlink相应的减1。 目录的nlink字段初始值为2 每创建一个新目录，nlink字段也会+1 目录不支持硬链接。 二是删除时lookup count未考虑： lookup count 指的是文件的访问计数。当文件/目录被打开时， ，该文件/目录仍然可以被打开的进程访问，不会造成崩溃或报错，我们的curvefs也需要实现 sefs的演进也是可以的。 我们的整个架构设计本身就类似chubao方式，这个方案本身是chubaofs的成熟方案，说明是已经被验证过是可行的方案。 缺点： 由于link、unlink等接口涉及跨服务器的两个请求的处理，可能会存在孤儿inode的问题，这一情况，chubaofs是通过运维手段去修复，见遗留问题。moosefs由于单mds，不存在这个问题。 方案设计思考 首先我们可以确定以下几个设计点：

r。 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。

服务器的优化块设备协议 • NBD • Linux专有块设备协议 • iSCSI • 广泛支持的外部设备协议（块，磁带等）Curve云原生存储支持块设备 • 通过NBD，只支持Linux • 通过SDK API，目前只支持Linux • PFS • 扩大使用范围 • 通过iSCSI支持更多系统，例如Windows, 类UNIX系统等，使用两项基础 技术 • TCP/IP • SCSI open-iscsi • Windows iSCSI 发起者 • 服务器端 • 必须是CurveBS原生支持的平台，因为需要curve原生接口，目前是LinuxiSCSI target服务器 • LINUX LILO • 一般用于输出内核本地块设备 • TCMU • 作为LILO支持用户态的接口 • 如何评价LILO • 输出内核块设备I/O效率高 • 不利于把复杂的存储协议代码搬进内核，例如(curve 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, sheepdog, glfs • 纯C代码，外加一些脚本 • 完整的源代码和维护工具、手册 • 编写IO驱动比较容易，容易扩展支持新的存储系统 • 代码独立，容易编译、调试、修改，适应性强让TGT支持curve • 编写curve驱动，底层异步提交I/O，pipeline •