© XXX Page 1 of 11 CurveFS Client 概要设计（已实现）© XXX Page 2 of 11 背景 概述 关键接口分析 init destroy lookup write read open create & mknod mkdir forget unlink rmdir opendir readdir getattr & setattr access rename 作者 内容 2021-04-27 许超杰 初稿 背景 CurveFS初步设计见 ， 目前需细化Client端设计 CurveFS方案设计（总体设计，只实现了部分） 概述 CurveFS client 向上提供两层接口，分别是© XXX Page 3 of 11 对接fuse，提供通用文件系统接口。对于fuse接口，先前进行了一些调研，见FUSE调研 erblock），块分配器（bitmap）和root inode所在的copyset、 metaserver ip等信息 去metaserver获取文件系统信息（super block），缓存到client端。 destroy void (*destroy) (void *userdata); 清理init缓存的文件系统信息。 lookup void (*lookup) (fuse_req_t

URVE基本架构 01 02 03 04 Client总体介绍 热升级NEBD总体介绍 新版本Client/NEBD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 • • 快照克隆服务器CURVE基本架构 01 02 03 04 Client总体介绍 热升级NEBD总体介绍 新版本Client/NEBD性能优化 QEMU、Curve-NBD：上层应用  通过链接curve-client使用curve提供的服务  FileManager：提供接口，记录已挂载卷  FileInstance：对应一个已挂载的卷  LeaseExecuto 行通信  前者负责IO请求  后者负责获取复制组(copyset)的leader  MDSClient：负责与MDS交互，挂卸载卷、获取元数据信息 CLIENT整体架构QEMU： 实现了QEMU block与Client的对接层 向cinder/glance提供了Python API https://github.com/opencurve/curve-qemu-block-driver

© XXX Page 1 of 15 curvefs client 删除文件和目录功能设计© XXX Page 2 of 15 背景 相关调研 moosefs chubaofs 方案设计思考 1.Trash机制是实现1个(类似chubaofs)，还是2个（类似moosefs）？ 2. Trash放在哪里？ 3. 是否需要做session机制（在metaserver打开），来维护inode的打开情况？ 的打开情况？ 方案设计 Trash机制： Session机制： 遗留问题 工作量评估 背景 目前curvefs client版本对删除unlink和rmdir的设计只有简单的删除inode和dentry结构，遗留了nlink和lookup count相关的内容还未实现，是不完备的。本文首先调研moosefs，chubaofs等分布式系统，参考并设计解决上述遗留问题。 当前删除接口代码如下：© count需要减nlookup（forget的参数） 当umount时，所有lookup count减至0 不应该完全依赖forget接口去实现inode的移除，因为forget接口可能不会被内核调用（例如client崩溃） 相关调研 moosefs moosefs 未对接forget moosefs 实现了在mds上open，因此删除时可以判断文件是否被打开 moosefs使用了两种机制，来实现上述功

（key是name，每个目录下一个） 计算出来的 binlog，随时间会越来越大 差 DG Master/Slave glusterfs 无中心化服务器 dht算法 hash 扩展时大量迁移 client缓存 inode→ hashtable(gfid) dentry→ hashtable(name) inode扩展属性字段 和写数据一样 好 写多份 overwirte有数据不一致风险 5.1.1 场景分析 查找：查找/A/C。 1、client给server0发送请求：parentid 0 + name "A"，查询"A"的inodeid为100© XXX Page 13 of 24 2、client给server0发送请求：inode 100，查询的"A"的inode信息。 3、client给server1发送请求：parentid 100 + name "C"，查询"C"的inode为300 "C"，查询"C"的inode为300 4、client给server1发送请求：inode 300，查询"C"的inode信息。 创建：/A/C不在，创建/A/C 1、client给server0发送请求：parentid 0 + name "A"，查询"A"的inodeid为100 2、client给server0发送请求：inode 100，查询的"A"的inode信息。 3、client给server1发送请求：parentid

com/cw123/curve/tree/fs_s3_joint_debugging 环境：test2 1. 启动curvefs 手动创建curve卷，/etc/curve/client.conf中配置卷所在集群信息。 启动服务&client挂载卷：bash startfs.sh start volume (挂载目录为/tmp/fsmount)© XXX Page 3 of 33 # wanghai 00:00:00 ./bazel-bin/curvefs/src/client/fuse_client -f -o 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 /bazel-bin/curvefs/src/client/fuse_client -f -o volume=/fs -o allow_other -o user=test -o conf=./curvefs/conf/curvefs_client.conf /tmp/fsmount ... mount("fuse_client", "/tmp/fsmount", "fuse.fuse_client", MS_NOSUID|MS_NODEV

schedule. 2. Chunkserverl Responsible for data storage l Multi-replicas consistency 3. The client l Provides read and write data interfaces for upper-layer applications l Interacts with MDS chunk.Client 1. CurveBS client provides services by libCurve. At first, external processes such as QEMU, Cinder, and NBD use it to access storage services provided by Curve. The client provids application must be restarted every time the library is updated. To solve this problem, the CurveBS Client has been optimized to decouple the application from libcurve and add a NEBD module to join the

mds和metaserver的心跳 6、详细设计 6.1 创建fs 6.2、挂载fs 6.3、创建文件/目录 6.4、open流程 6.5、读写流程 6.6、topology 7、工作评估 7.1 client端 7.2 mds端 7.3 metaserver端 metaserver 子模块拆分 8、inode和dentry的内存估算 8.1 一台机器上能存放多少个inode和dentry 8.2 个 分配copyset方式，并不适合curvefs的元数据。这种分配方式是提前分配了一批空间，即使用户只需要写4KB数据，也一次性分配1GB的空间。而curvefs的元数据，并不能一次申请一批在client端，而是每次都需 要去metaserver上去进行分配。 这里需要重新考虑curvefs的copyset和fs的元数据分片的对应关系。© XXX Page 3 of 19 2、chubaofs的元数据管理 个copyset去服务这个inode。 。 有两种思路 思路一：client在创建inode的时候，先去mds去获取一个inodeid，然后根据这个inode id找到服务这个inode的分片。出于性能上的考虑的，client可以一次从mds获取一批inode，这批inode用完了之后，再去mds去申请。 思路二：client在创建inode的时候，自己选择一个分片，然后由这个分片自己分配一个

of 11 时间 修订人 修订内容 2021-05-20 胡遥 初稿 2021-07-20 胡遥 细化write和read流程 整体架构 整体思路 接口和关键数据结构 mds.proto client端数据结构 metaserver.proto space相关数据结构和proto 关键流程 init流程 write流程 read流程 整体架构 S3ClientAdaptor模块：负责 XXX Page 3 of 11 整体思路 curvefs对接s3和对接volume主要的区别在于数据持久化和空间分配部分，而元数据的操作尽量保持统一。因此我们涉及到修改client的流程主要在read/write/flush，以及空间分配申请（s3不需要释放空间，可 直接删除对应s3 object） 文件首先会按照chunk进行拆分，每个chunk固定64 s3Info = 11; } client端数据结构© XXX Page 5 of 11 // clients3 class S3ClientAdaptor { public: S3ClientAdaptor() {} void Init(const S3ClientAdaptorOption option, S3Client *client); int write(Inode

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 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 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、向leader cs发起请求 1. 用户发起请求； 2. Client 向 mds 查询请求的元数据， 并缓存到本地，请求转换为对 chunk 的请求 3. Client 向 chunkserver chunkserver 查询 chunk 所在的 copyset的leader Chunkserver节点； 4. Client 向 leader 发送读写请求, Chunkserver 完成后通知client； 5. Client通知用户请求完成。背景 01 02 03 04 总体设计 系统特性 近期规划单卷4K随机读写IOPS 102k 39.7k 41.7k 127k 4K随机写

Docker-compose Prometheus Grafana Web UI Curve_ops_tool MDS MDS MDS MDS MDS ChunkServer MDS MDS Client Daily reporter MDS MDS SnapshotClone Server HTTP采集 bvar数据 定时获取图表 并发送邮件 获取集群拓扑信息 Curve利 部署监控时，Curve根据集群信息生成配置文件， 指定了 Prometheus的监控目标（包括Client、MDS、 ChunkServer、Etcd、物理节点等）。 2. Prometheus依据上述配置文件，发现相应服务。 3. Prometheus server以pull的方式，定期从Curve集群中 MDS、ChunkServer、Client等组件的brpc Server拉取 相应的监控指标，并存储在本地。 ansible 配置Ansible 执行 ansible 确认集群 状态 28/33易升级  Client易升级 为避免Curve client升级影响QEMU，Curve Client采用了Client- Server架构，以支持热升级。 升级Curve Client只需重启NEBD Server，业务IO中断时间一般在5 秒之内（右图为1.0版本实测结果）。  MDS易升级