Curve核心组件之ChunkServer 查日苏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500+天 • 已开源 • github主页： https://opencurve.github com/opencurve/curveCURVE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 02 03 04 ChunkServer架构 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

com/opencurve/curve 概述整体架构 01 02 03 MDS各组件详细介绍 Q&A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 • 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： 管理集群的 topo 元数据信息。 • Nameserver: 管理文件的元数据信息。 • Copyset: 副本放置策略。 • Heartbeat: 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 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 (SSD)，chunkserver以一块磁盘作为最小的服务单元。TOPOLOGY curve在上物理pool之上又引入逻辑pool的概念，以实现统一存储系统的需求，即在单个存储系统中多副

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 元数据信息在打快照时会进行变化  MetaCache：元数据缓存  IOTracker：跟踪一个上层IO请求  IOSplitor：IO转换拆分  ChunkClient、CliClient：与Chunkserver进行通信  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： 元数据获取及缓存  逻辑chunk与物理chunk映射关系  物理chunk所属的复制组(copyset)  复制组所在的chunkserver列表  复制组的leader信息  Failover支持  MDS：只有主MDS才会监听端口  ChunkServer：通过raft维护复制组内的主-从关系CLIENT IO流程 用户下发一个写请求 off: 8M len: 16M

快照和克隆的特点 快照克隆服务器架构 快照的实现 05 克隆的实现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 • 快照 • 克隆快照和克隆的特点 • 快照的定义 通过调用etcdclient，与etcd存储交互，存取etcd中的快照和克隆 元数据。 SnapshotCloneMetaStore: • CurveClient封装了Client接口，负责与MDS和ChunkServer交互。 CurveClient: • 负责管理快照和克隆源卷的引用计数。 SnapshotRef & CloneRef：快照总体流程 • 1.用户发起快照，生成快照任务，并持久化到 根据快照元数据信息，转储快照数据块 dataObject。 • 5.调用mds接口，移除curve内部的快照。 • 6.mds调用chunkserver接口，删除内部快照 数据 快照流程： chunk chunk chunk chunkserver meta object data object data object S3 Snap Task etcd mds client

19/33Curve监控架构 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 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。 22/33监控指标的可视化 Curve监控体系 Curve运维体系Curve运维特性 易部署 • 批量配置、批量部署 • 操作简单 易升级 • 客户端采用CS架构，升级只需重启服务，秒级影响 • MDS与ChunkServer支持滚动升级 自治 • 自动均衡 • 自动故障恢复 27/33易部署 准备安装 包 配置用户 配置SSH 免密 安装 ansible 配置Ansible 执行 ansible

• 支持RDMA和SPDK Curve块存储架构 • client：接受用户请求。 • mds：保存元数据，包括topo信息、块设备信息、 数据分布信息等，持久化到etcd中。 • chunkserver：采用raft协议3副本的方式保存块 设备上的数据。 • snapshotCloneServer：卷的快照克隆服务，持久 化到S3中。Curve块存储RAFT应用 数据分布 • 每个r t是个逻辑 概念。写入chunk的数据，由copyset对应的raft完成 3副本的写入。 • multi-raft：copyset和chunkserver是多对多的关系 • 每个copyset由3个chunkserver组成 • 每个chunkserver可以服务多个copyset raft复制组 • disk -> segment -> chunk • chunk -> copyset 请求处理流程 以写请求为例： 1. Client 发送写请求给 Leader ChunkServer。 2. ChunkServer 收到请求，将请求封装成一个 log entry，提交给 raft。 3. raft模块在本地持久化 entry 的同时发送 entry 给其 他副本（ChunkServer）。 4. 本地持久化 log entry 成功，且另一个副本也写入 log entry

applications l Interacts with MDS to add, delete, modify, and query metadata l Interacts with the chunkServer to read and write data 4. Snapshotcloneserver l Independent of core services l Snapshot data configured 3. Each file (/foo/bar) contains chunks scattered all over the storage nodes. ChunkServer provides 4KB random read/write capability to support 4KB aligned read/write on block devices mainly describes how data nodes manage chunk. Each node in the figure represents a data node (ChunkServer). A CopySet is the basic unit of data replication in CurveBS. A CopySet contains multiple chunks

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 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 + 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 1、发起请求 2、查询元数据 5、返回结果 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 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

Supporting Curve Cluster provisioning in helm chart • metadata backup and recovery • MDS / ChunkServer should respect failure domains of Kubernetes • Support for public cloud environments • Dashboard-driven disk drives • Support dynamic volume resizing • chunkserver on PVC support for different data and metadata(HDD, SSD, pmem) • Allow chunkserver on PVCs to automatically grow when the cluster is nearly status/errors to be viewed in the dashboard • Gather Curve failure reports(disk / pods / mds/ chunkserver) to be viewed in dashboard • Gather Curve performance /delay reports to be viewed in dashboard

server表示物理服务器 4. chunkserver物理服务器上 的服务实例 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 chunkserver负责数据的存储 2. RAFT协议保持数据的一致 性 3. chunkfile pool降低元数据开 销 Chunkserver服务Curve块存储 性能设计Curve块存储 在线升级设计 1. 客户端分成NebdClient与 NebdServer两部分 2. NebdClient只做简单的转发 3. NebdServer实现大部分的客 户端逻辑Curve块存储 故障对I/O抖动延迟的影响