新一代云原生分布式存储—Curve 上 李小翠 网易数帆存储团队分布式存储介绍 01 存储的发展 | 分布式存储的分类 | 分布式存储的要素 02 03 04 Ceph 架构简介 | 场景介绍 | 使用中的问题 Curve 架构简介 | 数据对比 | 应用情况 FAQ 答疑存储的发展 互联网时代，数据大爆炸 大型主机 成本高 单点问题 扩容困难 各存储设备通过网络互联 各存储设备通过网络互联 大规模 弹性扩容 底层构建在分布式存储之上 云的概念 成本：共用基础设施 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 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

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 • 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 review才 能合入master分支，确保新合入代码 的用例数量覆盖绝大 多数情况：  两因素组合测试 通过测试集覆盖任意两个变量的所有取值组合。理论上两因素组合测 试最多可发现95%的缺陷，平均缺陷检出率也达到了86%，在用例数量 和缺陷检测能力上达到了平衡。因此，一般测试用例应该保证两因素组 合的100%覆盖。  多因素组合测试 生成的测试集可以覆盖任意t个变量（t>2）的所有取值组合。  基于选择的覆盖 选择最常用的参

Curve核心组件之 MDS 陈威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 • 已开源 • github主页： https://opencurve.github.io/ • github代码仓库： https://github Chunkserver 完成后通知； 5. Client通知用户请求完成。HEARTBEAT 心跳用于中心节点和数据节点的数据交互，详细功能如下： • 通过chunkserver的定期心跳，检测chunkserver的在线状态（online, unstable, offline） • 记录chunkserver定期上报的状态信息（磁盘容量，磁盘负载，copyset负载等），以提供运维工 具查看上述状态信息。 • 通过上述信息的定期更新，作为schedule 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

raft在Curve中的应用 05 Q&A 04 Curve对raft的优化项目背景 Curve是一个 高性能、更稳定、易运维 的 云原生 分布式存储系统，支持 块存储 和 文件存储 2018~2021 Curve块存储 2021~2022 Curve文件存储 • 基于Openstack构建云计算平台 • 底层存储使用Ceph块存储 • 稳定性挑战 • 算力平台kubernetes的迅速发展 • AI/大数据业务的快速增长 Curve块存储和文件存储均采用raft协议整体架构 • 对接OpenStack平台为云主机提供高性能块 存储服务 • 对接Kubernetes为其提供RWO、RWX等类 型的持久化存储卷 • 对接PolarFS作为云原生数据库的高性能存储 底座，完美支持云原生数据库的存算分离架 构 • Curve作为云存储中间件使用S3兼容的对象 存储作为数据存储引擎，为公有云用户提供 高性价比的共享文件存储 • 支持在物理机上挂载使用块设备或FUSE文件 支持在物理机上挂载使用块设备或FUSE文件 系统开源社区 社区运营 生态共建 开源共建 源码兜底 技术领先 目标 方法 影响力 降本 获客 用户 开发者 操作系统 芯片 数据库 云原生 AI训练 大数据 社区生态Curve介绍 01 02 raft和braft 03 raft在Curve中的应用 05 Q&A 04 Curve对raft的优化RAFT协议简介 什么是raft

采⽤eBPF加速云原⽣环境中 Curve⽂件系统性能 ⽹易数帆科技 向东提纲 • 什么是Curve • Curve的应⽤场景及挑战 • Curve客户端⾯临问题及分析 • 什么是ebpf • 基于epbf的Curve 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 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 • ⽤户态实现 • 稳定性/可靠性⾼ • 容易更新及维护 • 基于FUSE提供POSIX兼容⽂件接⼝ • 问题 • 相对kernel⽂件系统的实现(ext4 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 • 降低内核与libfuse通讯延迟 • 基于⽂件属性的操作内核直接返回？ • 基于⽂件数据的操作先内核读写 cache？实现POSIX兼容API途径及问题 • 基于FUSE的实现

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 。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： CurveFS kv方案设计 curve实现块设备时，元数据 对比这两种方案，第一种方案对于copy场景是友好的，但需要重新实现一套快照逻辑；第二种方案的改动和实现相对简单，并且对于需要备份的场景也是够用的。从可解决程度和解决的必要性考虑，选择第二种方 案。 关键点 mds volume 文件空间管理 文件系统的元数据所在的copyset分配策略（前期可以考虑都分配到同一个copyset上） metaserver inode/dentry的内存组织形式

r v e 核 心 组 件 之 C l i e n t 吴汉卿CURVE CURVE是高性能、高可用、高可靠的分布式存储系统 • 高性能、低延迟存储底座 • 可扩展存储场景：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400+天 • 已开源 • github主页： https://opencurve Client接收到IO请求后，直接发送 异步RPC（在用户线程） 发送异步4K RPC的平均延迟在11.26us， 这种情况下单线程只有 89055 iops 发送RPC阻塞了用户线程，导致iops下降 优化点： 增加队列，用户请求放入队列，由后台线 程负责发送 86.4K -> 130KCLIENT性能优化  发送RPC耗时较长  增加发送线程个数  在bthread协程中使用std::m

●UcpCm从来不会写入pipe，如果pipe有可读字节，会打印错误，说明有地方遗漏了修 改。 ●Socket通过关闭UcpCm返回的句柄来关闭连接。此举和Socket原来代码一样，减少了修 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 ●UcpConnection的Read函数发现了错误状态，于是返回读错误，进而导致Brpc关闭 socket，而我们的socket里的fd是pipe的写端，当比关闭时，UcpCm检测到pipe读端fd可 读并且EOF，进而检测到UcpConnection需要关闭。61 修改Socket::StartWrite ucp_conn的写总是提交给ucp worker的，不会阻塞，所以不会用到 brpc

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。  PostgreSQL/PolarDB集群可以用功能（即故 障自动切换）  实现对PostgreSQL/PolarDB的监控管理 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： • 华东1（杭州）可用区I • 华东2（上海）可用区B • 华北2（北京）可用区K • 华南1（深圳）可用区F。 只有某些规格的虚拟机可以挂载Nvme共享盘： • g7se • c7se • r7se 虚拟机要求是按量付费才可以挂载Nvme共享盘 阿里云的VIP功能 阿里云的VIP功能目前还在内侧阶段，需要申请其他云环境中使用CLup创建Polardb的情况  天翼云 共享盘：所有虚拟机都 可以挂载 有VIP 机器有反亲和性  华为云 有共享盘 有VIP 机器有反亲和性  移动云 共享盘：所有虚拟机都 可以挂载 有VIP 机器有弱反亲和性  腾讯云 无共享盘 VIP是内测阶段 机器的反亲和性：不清 楚  联通云 无共享盘

Curve社区Curve的由来 1. 代码复杂/代码量大 2. 运维难度高 3. 无法满足高的性能需求Curve的设计目标 1. Curve云原生软件定义存储 2. Curve块存储 3. Curve文件存储 4. 高性能，易运维，云原生Curve块存储 1. 高性能分布式共享数据库场景 2. Curve块存储提供底层分布式共享存储 3. Polardb for PostgreSQL提供上层高性能数 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 (增大并发) 8. zerocopy 9. 云原生 核心设计Curve块存储 1. physical pool用于实现对机 器资源物理隔离 2. zone故障隔离的基本单元 3. server表示物理服务器 4. chunkserver物理服务器上 可扩展易运维 4. 云原生 设计目标Curve文件存储 1. 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