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小編說：開放性、可擴展性和可靠性，使Ceph 成為了存儲行業中的翹楚。這是云計算和軟件定義基礎設施的時代，我們需要一個完全軟件定義的存儲，更重要的是它要為云做好了準備。無論你運行的是公有云、私有云還是混合云，Ceph 都非常合適。

目前Ceph 是一種已經震撼了整個存儲行業的最熱門的軟件定義存儲技術。它是一個開源項目，為塊存儲、文件存儲和對象存儲提供了統一的軟件定義解決方案。Ceph 旨在提供一個擴展性強大、性能優越且無單點故障的分布式存儲系統。從一開始，Ceph 就被設計為能在通用商業硬件上運行，并且支持高度擴展(逼近甚至超過艾字節的數量)。

如今的軟件系統非常智能，已經可以最大限度地利用商業硬件來運行規模龐大的基礎設施。Ceph 就是其中之一;它明智地采用商業硬件來提供企業級穩固可靠的存儲系統。

Ceph 已被不斷完善，并融入以下建設性理念：

每個組件能夠線性擴展

無任何單故障點

解決方案必須是基于軟件的、開源的、適應性強的

運行于現有商業硬件之上

每個組件必須盡可能擁有自我管理和自我修復能力

對象是Ceph 的基礎，也是Ceph 的構建部件，并且Ceph 的對象存儲很好地滿足了當下及將來非結構化數據存儲需求。相比傳統存儲解決方案，對象儲存有其獨特優勢;我們可以使用對象存儲實現平臺和硬件獨立。Ceph 謹慎地使用對象，通過在集群內復制對象來實現可用性;在Ceph 中，對象不依賴于物理路徑，這使其獨立于物理位置。這種靈活性使Ceph 能實現從PB(petabyte)級到EB(exabyte)級的線性擴展。

Ceph 性能強大，具有超強擴展性及靈活性。它可以幫助用戶擺脫昂貴的專有存儲孤島。Ceph 是真正的在商業硬件上運行的企業級存儲解決方案，是一個低成本但功能豐富的存儲系統。Ceph 通用存儲系統同時提供塊存儲、文件存儲和對象存儲，使客戶可以按需使用。

數據存儲需求在過去的幾年中爆發性增長。研究表明，大型組織中的數據每年以40到60的速度增長，許多公司的數據規模每年會增加一倍。IDC 分析師估計，2000 年全球共有數字數據54.4 艾字節(Exabyte);到2007 年，達到295 艾字節;到2020 年，有望達到44 澤字節(Zettabyte)。傳統存儲系統無法應對這種數據增速，我們需要像Ceph 這樣的分布式可擴展系統，而且最重要的是它經濟實惠。Ceph 專門用來應對當今以及將來的數據存儲需求。

SDS(軟件定義存儲)

SDS 可以降低你存儲基礎設施的TCO (Total Cost of Ownership，總體擁有成本)。除降低存儲成本外，SDS 還具有靈活性、可擴展性和可靠性。Ceph 是一個真正的SDS 方案，它運行在無廠商鎖定的商業硬件之上，并使每GB 數據存儲成本降至很低。不像傳統存儲

系統硬件必須和軟件綁定在一起，在SDS 中，你可以自由地從任何制造商那里選擇商業硬

件，可隨意按自己的需要設計異構的硬件解決方案。Ceph 基于這些硬件，通過軟件定義存儲的方法來全方位地滿足你的各種需求，并在軟件層中提供了所有企業級存儲特性。

云存儲

云基礎設施的難點之一是存儲。每一個云基礎設施都需要可靠的、低成本、可擴展、與云其他模塊相比更緊密集成的存儲系統。有很多號稱云就緒的傳統存儲解決方案已經在市場上出現了，但如今我們的存儲不僅要能夠與云系統結合，還有很多其他需求。我們需要能和云系統完全集成、可提供更低TCO 且具有完全可靠性和可擴展性的存儲系統。云系統是軟件定義的，建立在商業硬件之上;類似地，云所需要的存儲系統也必須采用同樣方式，也就是基于商業硬件以及軟件定義，而Ceph 是云存儲的最佳選擇。

Ceph 已迅速發展，并逐步成為真正的云存儲后端。它已入駐各個大型開源云平臺，比如OpenStack、CloudStack 和OpenNebula。此外，Ceph 已成功與云計算廠商如Red Hat、Canonical、Mirantis、SUSE 等建立互利伙伴關系。這些公司正幫助Ceph 經歷重要時刻，包括使其作為他們Openstack 云平臺的指定存儲后端，這些都正逐漸使Ceph 成為云存儲技術領域中炙手可熱的技術。

OpenStack 開源項目是公有云和私有云領域的最佳范例之一。它已經被證明是一個純粹的開源云解決方案。 OpenStack 包含很多項目，如Cinder、Glance 和Swift，可為OpenStack提供存儲功能。這些OpenStack 組件需要具備像Ceph 這樣可靠、可擴展、統一集成的存儲后端。出于這個原因，OpenStack 和Ceph 社區已經在一起合作很多年，開發了完全兼容OpenStack 的Ceph 存儲后端。

基于Ceph 的云基礎設施提供了服務供應商急需的靈活性，來建立存儲即服務和基礎設施即服務的解決方案。這是他們無法從其他傳統企業存儲解決方案中獲得的，因為這些方案并不旨在滿足云計算需求。通過使用Ceph，服務提供商可以提供低成本的可靠的云存儲給他們的客戶。

統一的下一代存儲架構

近來，統一存儲的定義已經發生變化。幾年前，所謂“統一存儲”指的是由一個單一的系統來提供文件存儲和塊存儲�，F在，因為最近的技術進步，例如云計算、大數據、物聯網，新類型的存儲一直在演變，對象存儲也隨之出現。因此，所有不支持對象存儲的存儲系統都不是真正的統一存儲解決方案。真正的統一存儲是像Ceph 這樣的——能在一個系統中統一地提供塊存儲、文件存儲和對象存儲。

在Ceph 中，“統一存儲”這個概念比現有存儲廠商所宣稱的更有意義。從設計上，Ceph已經完全為未來做好了準備，被構造為能夠處理海量數據。我們強調Ceph“為未來做好了準備”，是特指其對象存儲功能，它比塊存儲和文件存儲更適合當今的非結構化數據。Ceph不僅支持塊存儲和文件存儲，更重要的是可以基于對象來實現塊存儲和文件存儲。對象通過消除元數據操作來提供更好的性能和極大的擴展。Ceph 使用算法來動態地計算對象應當被儲存和獲取的位置。

SAN 和NAS 系統的傳統存儲架構是非常局限的�；�本上，它們具有傳統控制節點的高可用性，也就是說，一個存儲控制節點出現故障后，將從第二個控制節點提供數據。但是，如果第二個控制節點同時出現故障呢?甚至更糟糕的情況，如果整個磁盤柜發生故障呢?在大多數情況下，最終會丟失數據。這種存儲架構無法承受多次故障，因此絕對不是我們想要的。傳統存儲系統的另一個缺點是其數據存儲和訪問機制。它擁有一個中心元數據查找表，每次在客戶端發送一個讀寫操作請求后，存儲系統首先在巨大的元數據表中進行查找，在確定實際數據的位置后再執行客戶端操作。對于較小的存儲系統，你可能不會注意到性能問題，但對于一個大型存儲集群，你一定會被這種方法的性能限制約束，它甚至會限制你的可擴展性。

Ceph 不拘泥于這樣的傳統存儲架構;事實上，它的架構已經完全被革新了。它不再存儲和處理元數據，而是引入了一個新的方法：即CRUSH(Controlled Replication UnderScalable Hashing)算法。CRUSH 表示數據存儲的分布式選擇算法。CRUSH 算法取代了在元數據表中為每個客戶端請求進行查找，它計算系統中數據應該被寫入或讀出的位置。通過計算元數據，就不再需要管理元數據表了�，F代計算機速度驚人，可以非常迅速地執行CRUSH 查找。此外，其計算量通常不大，還可以分布到集群的多個節點上。除此之外，CRUSH 還獨具基礎架構感知功能。它能理解基礎設施各個部件之間的關系。CRUSH保存數據的多個副本，這樣即使一個故障域的幾個組件都出現故障，數據依然可用。正是得益于CRUSH 算法，Ceph 可以處理多個組件故障，以保證可靠性和持久性。

CRUSH 算法使Ceph 實現了自我管理和自我修復。在一個故障域內某組件發生故障時，CRUSH 能感知到是哪個組件出了故障，并判斷該故障對集群的影響。在沒有任何管理干預情況下，CRUSH 自我管理并通過恢復因故障丟失的數據而自愈。CRUSH 從集群所維護的副本中重新產生數據。如果你已經正確配置了Ceph CRUSH map，它就會確保你的數據至少有一個副本始終可以訪問。通過使用CRUSH，我們能設計出一個無單一故障點的高度可靠的存儲基礎設施。它使Ceph 成了一個面向未來的高可擴展和高可靠的存儲系統。

Ceph 架構概述

Ceph 內部架構非常直接，下圖將幫助我們理解：

Ceph 架構概述

Ceph 內部架構非常直接，下圖將幫助我們理解：

 

Ceph monitor(監視器，簡稱MON)：Ceph monitor 通過保存一份集群狀態映射來維護整個集群的健康狀態。它分別為每個組件維護映射信息，包括OSD map、MONmap、PG map(會在后面的章節中討論)和CRUSH map。所有群集節點都向MON節點匯報狀態信息，并分享它們狀態中的任何變化。Ceph monitor 不存儲數據;這是OSD 的任務。

Ceph 對象存儲設備(OSD)：只要應用程序向Ceph 集群發出寫操作，數據就會被以對象形式存儲在OSD 中。這是Ceph 集群中唯一能存儲用戶數據的組件，同時用戶也可以發送讀命令來讀取數據。通常，一個OSD 守護進程會被捆綁到集群中的一塊物理磁盤上。所以，在通常情況下，Ceph 集群中的物理磁盤的總數，與在磁盤上運行的存儲用戶數據的OSD 守護進程的數量是相同的。

Ceph 元數據服務器(MDS)：MDS 只為CephFS 文件系統跟蹤文件的層次結構和存儲元數據。Ceph 塊設備和RADOS 并不需要元數據，因此也不需要Ceph MDS守護進程。MDS 不直接提供數據給客戶端，從而消除了系統中的故障單點。

RADOS(Reliable Autonomic Distributed Object Store)：RADOS 是Ceph 存儲集群的基礎。在Ceph 中，所有數據都以對象形式存儲，并且無論是哪種數據類型，RADOS 對象存儲都將負責保存這些對象。RADOS 層可以確保數據始終保持一致。

要做到這一點，須執行數據復制、故障檢測和恢復，以及數據遷移和在所有集群節點實現再平衡。

librados：librados 庫為PHP、Ruby、Java、Python、C 和C++這些編程語言提供了方便地訪問RADOS 接口的方式。同時它還為諸如RBD、RGW 和CephFS 這些組件提供了原生的接口。Librados 還支持直接訪問RADOS 來節省HTTP 開銷。

RADOS 塊設備(RBD)：眾所周知，RBD 是Ceph 塊設備，提供持久塊存儲，它是自動精簡配置并可調整大小的，而且將數據分散存儲在多個OSD 上。RBD 服務已經被封裝成了基于librados 的一個原生接口。

RADOS 網關接口(RGW)：RGW 提供對象存儲服務。它使用librgw(Rados Gateway Library)和librados，允許應用程序與Ceph 對象存儲建立連接。RGW 提供了與Amazon S3 和OpenStack Swift 兼容的RESTful API。

CephFS：Ceph 文件系統提供了一個使用Ceph 存儲集群存儲用戶數據的與POSIX兼容的文件系統。和RBD、RGW 一樣，CephFS 服務也基于librados 封裝了原生接口。