Ceph 知识摘录(核心组件、概要)
基本概念
一、Rados
本身是一个完整的对象存储系统,Ceph所有的存储功能都是基于Rados实现。
二、Mon
Mon负责监控集群管理元数据表。同时维护着Ceph集群中的各种Map图，比如OSD Map、Monitor Map、PG Map和CRUSH Map，这些Map统称为Cluster Map，Cluster Map是RADOS的关键数据结构，管理集群中的所有成员、关系、属性等信息以及数据的分发，比如：客户端向OSD发送读写请求之前，需要从MON中拿到最新的集群表，利用CRUSH算法计算出来数据存储位置后，直接将读写请求发送至对应的OSD。
三、OSD
OSD 负责处理客户端读写请求,功能(存储数据，处理数据复制、恢复、再均衡，与其它OSD间进行心跳检查等)，并将一些变化情况上报给Ceph Monitor。
四、RGW
RGW最直接的理解就是一个协议转换层，把从上层应用符合S3或Swift协议【三级存储：Account/Bucket/Object(账户/桶/对象)】的请求转换成rados的请求， 将数据保存在rados集群中。rgw是一个监听RESTfulAPI访问的后台进程，s3 API和Swift APl使用同一个命名空间，即共享同一个命名空间；所以，你可以用其中一个接口写入数据而又用另外一个接口读出数据。
Frontend：与客户端使用HTTP RESTful接口交互，可选apache, nginx或civetweb（默认）。
Operation：操作，处理不同类型的接口，如：S3, Swift, Admin等。
Backend：与存储后端交互，读写数据，运行数据管理。
RGW应用到rados中的对象分为2类，一类是普通对象，相当于普通文件的存储。还一类是omap对象，用于存储K-V对象。
五、PG放置策略组
它是对象的集合，该集合里的所有对象都具有相同的放置策略：对象的副本都分布在相同的OSD列表上。服务端数据均衡和恢复的最小粒度就是PG；
关系说明：
(1) PG有主从之分，对于多副本而言，一个PG的主从副本分布在不同的OSD上；
(2) 一个对象只能属于一个PG，一个PG包含很多个对象
(3) 一个PG对应于一个OSD列表，PG的所有对象对存放在对应的OSD列表上
六、Rados对象
数据存储的基本单元，一般默认为4MB
一个对象有三部分组成：
(1) 对象标志（ID）：唯一标识一个对象。
(2) 对象的数据：其在本地文件系统中对应一个文件，对象的数据就保存在文件中。
(3) 对象的元数据：以Key-Value（键值对）的形式，可以保存在文件对应的扩展属性中。
七、POOL
Pool是存储对象的逻辑分区，规定了数据冗余的类型以及对应的副本分布策略。目前实现了两种pool类型：replicated类型和Erasure Code类型。
关系说明：
(1) 一个pool由多个PG构成，一个PG只能属于一个POOL
(2) 同一个Pool中的PG具有相同的类型，比如，如Pool为副本类型，则Pool中所有的PG都是多副本的
八、Object
存储在系统中数据最小单位，对象的元数据和数据体会分别存储。元数据通常是一组描述对象信息的Key-Value对，包括对象的名称，访问权限，类型等，也是作为一个对象存储在元数据池中，值存在在对象所在磁盘文件的属性中。
九、levelDB
leveldb等本地k-v存储系统用来保存对象的元数据，rados之所增加这种方式，是因为本地文件系统的扩展属性能保存的数据量限制。
Ceph特性
Journal盘
一般写数据到Ceph集群时，都是先将数据写入到Journal盘，然后每隔一段时间再将Journal盘中的数据刷新到文件系统中。一般为了使读写时延更小，Journal盘都是采用SSD，这给了文件系统足够的时间来合并写入磁盘，一般情况下使用SSD作为OSD的journal可以有效缓冲突发负载。
Journal的作用类似于mysql innodb引擎中的事物日志系统。当有突发的大量写入操作时，ceph可以先把一些零散的，随机的IO请求保存到缓存中进行合并，然后再统一向内核发起IO请求。journal的io是非常密集的,很大程度上也损耗了硬件的io性能，所以通常在生产环境中，推荐使用ssd来单独存储journal文件以提高ceph读写性能，读写时延更小。
云存储容错机制
1、基于副本冗余的容错机制
原有数据复制成多份，副本存放在集群中不同节点上，保证数据可靠性，三副本配置提供了较高的读吞吐带宽，可恢复性高，弊处极大降低存储空间利用率，特别对于海量非结构化数据和冷存储这些在意性价比的应用。
2、基于纠删码的容错机制
原有数据文件分成k个大小相等的数据块，按照纠删码编码，得到n个带有一定冗余编码数据，存储在不同的节点上，读取数据时，只要去任意k个数据块就能恢复原始数据。
例：(4+2)，将文件分为4个大小相等的数据块，编码后生成另外2个校验块，从所有的6个码块中取任意4个就可恢复原始数据。可容错数为2；最多允许2个码块丢失。
纠删码在读取时必须由数据分块重组数据对象，纠删码在随机写入，特别是改写和重构（Rebuild）时产生的I/O惩罚较大，对应的集群网络流量比副本保护模式要大。
Pool中PG设置
一个Pool里设置的PG数量是预先设置的，PG的数量不是随意设置，需要根据OSD的个数及副本策略来确定；线上尽量不要更改PG的数量，PG的数量的变更将导致整个集群动起来（各个OSD之间copy数据），大量数据均衡期间读写性能下降严重；扩容就以 Pool 为维度为扩容，通过新增Pool来实现（Pool通过crushmap实现故障域隔离）。
故障域划分-针对大集群
1、没有故障域的划分，整个集群处在未隔离的资源池
2、数据存储、副本copy都可能带来全局影响
3、crushmap 将整个集群的OSD划分为一个个故障域，类似将集群按业务划分成多个小集群，每个pool只会用到特定
OSD，这样一旦某个OSD损坏，影响的只是某个业务的某个Pool，故障控制在小范围。
crushmap划分故障域，将pool限制在特定的osd list上，osd的损坏只会引起这个pool内的数据均衡，不会造成全局影响
多副本及强一致性策略
三副本模式下，客户端过来一个写请求数据会首先被写入到primary OSD上去，primary OSD会进一步将数据复制到secondary和其它tertiary OSD上去并一直等待他们的完成通知，最终完成确认发送给client。
根据pg map可以查看数据落在哪几个OSD上
