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如何基于Ceph設(shè)計與構(gòu)建一套軟件定義存儲系統(tǒng)( 二 )

云知道對像存儲


日志盤：通用場景下，一般采用SSD或者NVMe盤做Ceph的日志盤，以便降低寫的延時和提高IOPS 。
數(shù)據(jù)盤：由于數(shù)據(jù)最終存儲到數(shù)據(jù)盤上，數(shù)據(jù)盤的個數(shù)、容量、性能（轉(zhuǎn)速等）至關(guān)重要；另外，一般情況下一個HDD對應(yīng)一個OSD 。
在系統(tǒng)擴容的過程中，增加存儲節(jié)點的HDD通常是最常見的選擇 。增加HDD一定會帶來容量的增加和冗余性的增強，也可能會帶來更高的IOPS和吞吐，但會消耗存儲節(jié)點更高的CPU，內(nèi)存及網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且會帶來更高的緩存競爭的可能性 。另外，一般情況下，整存儲系統(tǒng)的IO時延會保持不變，不受影響 。
當然，擴容存儲系統(tǒng)還存在另外一個選擇：即增加存儲節(jié)點 。增加存儲節(jié)點會帶來更高的容量、吞吐、IOPS以及更強的冗余性，而時延不受影響 。但能夠增加節(jié)點的個數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)拓撲的限制 。另外，增加加點或者增加HDD通常都會帶來暫時的數(shù)據(jù)再平衡，如果不加控制，可能會影響前端業(yè)務(wù) 。
3) OSD文件系統(tǒng)的選擇：Btrfs VS XFS
XFS由于穩(wěn)定，成熟，并且更方面表現(xiàn)均衡，成為生產(chǎn)環(huán)境下的首選 。Ceph存儲系統(tǒng)中另一種文件系統(tǒng)選擇是Btrfs 。BTRFS有豐富的特性，如壓縮，校驗，CopyOnWrite等; 并且，寫操作的吞吐量通常更高 。但是它的問題是非常消耗CPU ?？赡茉诓贿h的將來，Btrfs會成為更多人的選擇 。
4）緩存
根據(jù)Ceph存儲系統(tǒng)的IO路徑來看，Cache通常發(fā)生在三個地方：Client端，存儲節(jié)點的OS緩存，存儲控制器 。
Client端的緩存： 雖然對不會影響寫的性能，但是對讀，尤其是順序讀的性能有非常大的提高 。
存儲節(jié)點的OS緩存： 在沒有設(shè)置Client端緩存的情況下，會對讀性能有提高 。但是如果已經(jīng)使能了Client端緩存，對讀寫性能幫助不大 。
存儲控制器緩存：對于寫性能有很大幫助 。但是緩存本身最好有備用電池支持，否則一旦斷電，會導致緩存中的數(shù)據(jù)丟失 。
5）Journal
一般情況下，采用SSD或者NVMe SSD作為Ceph的Journal盤，采用HDD盤作為數(shù)據(jù)盤，會提高并發(fā)寫或者隨機寫的性能 。但是一旦只存在在Journal盤而沒有落到HDD盤的數(shù)據(jù)超過Journal盤或者分區(qū)的大小，性能則會下降到HDD的水平 。一般情況，為每個OSD進程和數(shù)據(jù)盤，設(shè)置10G~20GB的SSD分區(qū)作為日志 。
另外，SSD作為Journal盤，對讀性能沒有幫助 。另外，由于SSD盤會占據(jù)硬盤或者PCIe插槽，可能會導致存儲密度降低 。
6）HDD
選擇硬盤一般考慮以下幾個方面：
a) 容量 。單個硬盤的容量越大，通常會帶來總?cè)萘亢痛鎯γ芏鹊脑黾?。但是大容量的單盤的價格往往更貴 。
b) 硬盤本身的緩存 。由于Journal盤及其他緩存機制的存在，通常磁盤本身的緩存容量的意義不大 。
c) 轉(zhuǎn)速 。更高的RPM通常會提高IOPS和吞吐，但是也會增加功率消耗 。高性能的情況下一般考慮15K RPM的硬盤 。
d) SMR 。選擇SMR硬盤可以提高單盤的容量，但是寫性能可能會下降 。
7) 冗余：副本 VS 糾刪碼
副本機制，簡單來說，就是保存N個完全相同，與原始數(shù)據(jù)一致的備份 。生產(chǎn)環(huán)境下一般選擇N=3個副本 。采用副本的好處是數(shù)據(jù)可以利用多個數(shù)據(jù)源進行恢復，并且在采用類似條帶（stripe）技術(shù)的情況下，會提高讀性能 。但是對數(shù)據(jù)進行N個副本的復制，會降低寫吞吐，延長寫時延，并增加了Cluster網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用率 。當然，最大的影響是容量，N=3的情況下導致用戶數(shù)據(jù)的有效容量為物理容量的三分之一 。
另一種冗余機制是糾刪碼，即把數(shù)據(jù)分為N個部分以及M個校驗碼 。相比副本機制，糾刪碼具有更高的空間使用率，但其代價是更高的I/O時延和更高的CPU使用率，尤其在數(shù)據(jù)重建時，需要消耗更高的CPU以及網(wǎng)絡(luò)帶寬 。

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