C u r v e 质 量 、 监 控 与 运 维 秦 亦 1/33背景 01 02 03 04 Curve质量控制 Curve监控体系 Curve运维体系Curve 是网易针对块存储、对象存储、云原生数据库、EC等 多种场景自研的分布式存储系统：  高性能、低延迟  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近两年  已完整开源 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 04 Curve质量控制 Curve监控体系 Curve运维体系软件质量 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 Curv

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)，

1个 UcpContext: N个 UcpWorker42 连接管理器UcpCm ●连接管理类 –全局唯一对象 –通过UcpCm * get_or_create_ucp_cm(void)获取 –完成连接的接受 –完成连接的创建 ●监视brpc::Socket类关闭文件句柄 ●连接以文件句柄表示43 连接管理器UcpCm ● 连接以文件句柄返回 –int Accept(ucp_conn_request_h req); –int Connect(const butil::EndPoint &peer); –UcpConnectionRef GetConnection(int fd1);44 连接管理器UcpCm ●Brpc socket代码不少地方需要文件句柄表示连接，使用句柄可以减少代码修改。例如 SocketOptions.fd为-1表示尚未连接。 ●UcpCm返回的文件句柄实际上是pipe的写端句柄 改。UcpCm检测到pipe读端可读，关闭UcpConnection。 ●以上修改实际上绕过了BRPC的Event dispatcher触发读写机制，UCX自己完成发送接收45 连接管理器UcpCm ●连接管理类 –全局唯一对象 –通过UcpCm * get_or_create_ucp_cm(void)获取 –完成连接的接受 –完成连接的创建 ●监视brpc::Socket类关闭文件句柄

curvefs copyset与fs对应关系© XXX Page 2 of 19 版本 时间 修改者 修改内容 1.0 2021/7/23 陈威 初稿 1.1 2021/8/4 陈威 根据评审意见修改 1.2 2021/8/9 陈威 增加详细设计 1、背景 2、chubaofs的元数据管理 2.1、meta partition的创建 2.2、meta partition的管理 2.3、meta 1 一台机器上能存放多少个inode和dentry 8.2 一台机器上建议的copyset数量 8.3 每个copyset建议管理存储容量的大小 1、背景 curvefs使用raft作为元数据一致性的保证。为了提高元数据的可扩展性和并发处理能力，采用元数据分片的方式管理inode和dentry的元数据。inode的分片依据是fsid + inodeid，dentry的分片依据是fsid + p parentinodeid。借鉴curve块设备的设计思路，（补充copyset的设计文档在这 ），curvefs的元数据分片仍然按照的copyset的方式去管理。 curve块存储的topo信息由PhysicalPool、LogicalPool、Zone、Server、ChunkServer、CopySetInfo组成。curvefs可以照搬curve块存储的topo设计，只是保存的内容从数据变成了元数据。

VE基本架构 01 02 03 04 ChunkServer架构 ChunkServer核心模块 新版本ChunkServer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 ChunkServer核心模块 新版本ChunkServer性能优化Curve ChunkServer是数据节点， 对外提供数据读写和节点管理功 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。 完成raft成员之间的选举，日志复制， 安装快照等操作。 ChunkServer架构CopysetNode封装了braft的Node，并 实现了braft的状态机，完成与raft的交 互。详细交互流程后面展开。 CopysetNodeManager负责管理 CopysetNode的创建、初始化、删除等 ChunkServer架构心跳模块有两方面的职责： 1、向MDS节点上报心跳，心跳中包括 ChunkServer本身的一些统计信息

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 object：存储单元 PG：Placement Groups 归置组 归置组中的成员为副本 OSD：Object Storage Device, 管理一个磁盘的进程架构简介 — 数据放置 使用多级哈希的方式 使用CRUSH算法根据pgid获得指定的副本个数的id osd.1, osd.2, osd.3 对ObjectID进行哈希并取模（复制组数量）得到pgid — 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 — 数据放置 Copyset的放置 Chunk的分配 • 由中心节点MDS以Scatter-width 均衡为目标进行创建 • 由中心节点MDS在各Copyset中 根据权重进行选择架构简介

●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， 所以不需要元数据 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 fd, const ●ssize_t pfs_pwritev(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt, off_t offset); ●IO vector的接口主要是为了与brpc的iobuf对接，iobuf由若干地址不连 续的block组成，一次IO提交可以提高效率。10/17/22 8 PFS+SPDK 的部分读写的实现 ●某些盘只支持4k单位读写，但是CurveBS支持512字节读写

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。 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: 故障隔离的基本单元，一般来说属于不同zone的机 器至少是部署在不同的机架，一个server必须归属于一个 zone。 • server: 用于抽象描述一台物理服务器，chunkserver必须 归属一个于server。 • Chunkserver: 用于抽象描述物理服务器上的一块物理磁盘

03 04 总体设计 系统特性 近期规划基本架构 • 元数据节点 MDS 管理元数据信息 收集集群状态信息，自动调度基本架构 • 元数据节点 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 数据一致性基本架构 • 元数据节点 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 地址空间到—>chunk: 1 : 1 • 数据chunk + 校验chunk • 支撑EC存储场景 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 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 •