小甲陪你一起看Ceph (OSDC | 上篇)
小甲陪你一起看Ceph (OSDC | 上篇)
最近的深圳天气，小雨到阵雨到大雨
小甲师兄有个喜好——喜欢下雨：每逢下雨天，不是诗兴大发，就是代码撸的飞起。再加上最近在优化rbd，小甲把之前分析的OSDC代码分享给大家
这些都是小甲个人的理解，如果不对还望指正
1.OSDC是什么
OSDC其实是一个osd client模块的简称，在rbd和cephfs两个应用中都用到了，这个模块主要用来跟rados交互，这个模块里面完成了几个主要的功能：
(1) 地址空间的转换：从rbd或者cephfs文件的一维地址空间转换到对象的三维地址空间，也简称为对象化
(2) objectcacher：一个object级别的缓存
(3) Crush算法定位osd：在转化为三维地址空间之后，就使用Crush算法进行对象的数据定位
本文主要是介绍前两点，小甲师兄14年刚开始接触ceph使用的是0.80.5版本（firefly），本文的分析是基于10.2.2（jewel），现在使用的是12.2.10（luminous），虽然版本跨度比较大，但是这部分代码还是比较稳定的，基本大的框架没有变化。这里以cephfs的文件读流程进行分析。
2.介绍一个文件的读
这里使用fuse进行挂载cephfs，因为用户态的客户端才会调用OSDC，如果使用内核态的客户端的话，是不会经过OSDC代码的，会走内核的一个osd client代码，估计功能跟OSDC类似，不过内核的osd client的缓存是使用的内核中的一些缓存机制。
2.1 用户态文件请求
用户态文件请求的流程大致如下：
- （1）posix标准：open、read、write
- （2）系统调用
- （3）vfs虚拟机文件系统
- （4）fuse内核模块
- （5）fuse的用户态库
- （6）cephfs的用户态客户端代码
- （7）最终到达client::read（）或者client::write（）处理函数
2.2 client::read()
从client::read()起的流程图如下
其中file_to_extents函数就是完成OSDC的第一个功能：地址空间的转换
2.3地址空间的转换
先贴一个对象条带分片图，也就是地址空间转换图，如下图所示：
这个对象分片图，是不是有点像raid0，对，就是将raid0中的磁盘换成了对象，并对对象进行了条带分片。
按上图介绍几个概念
（1）蓝色柱状代表一个个rados底层对象，默认为4M （2）绿色的su代表条带单元 （3）红色的stripe代表一个个条带 （4）objectset代表对象组，一般一个对象组属于同一个文件（cephfs）
这里要说明一点，Ceph系统默认没有开启对象条带分片
再介绍几个变量 （1）object_size：对象的大小，就是rados底层对象的大小，一般默认是4M （2）su：对象分片大小，以上面的图为例就是4/3M （3）stripe_count：条带宽度，也就是一个strip跨多少个对象，也就是一个objectset中对象的个数，以上面的图为例，值为3 （4）stripes_per_object：一个对象包含的对象分片数，以上图为例值为3
- file_to_extent
file_to_extent函数就是以raid0的思想来分片，一个个条带连起来可以看成是逻辑上面连续的，相当于线性的一维地址空间。现在要通过file_to_extent函数把一维坐标转化成三维坐标(objectset，stripeno，stripepos)，这三维坐标分别表示哪一个objectset，哪一个条带，条带中的哪一个对象分片。小甲以一个读操作来分析，示例分析如下：
这里假设一个对象大小是3M，一个对象分片大小是1M，假设我们要读的文件占用两个objectset，占用6个rados的对象，18个对象分片，小甲这里要读取这个文件的对象分片的序号是从第1到第6，也就是文件的2M~7M的范围，相应的变量如下所示：
offset = 1M 表示读偏移量
len = 6M 表示要读取的大小
su = 1M
object_size = 3M
stripe_count = 3
stripes_per_object = 3可以看到上面的地址空间已经从一维转化成了三维：
比如读取su1
一维地址空间：(offset, len) ==>（1M，1M）
三维地址空间：(objectset，stripeno，stripepos) ==> （objectset0，stripe0，object1）
- 对象名的组成
这里的对象指的是rados底层的对象，也就是使用filestore时，xfs上面一个个4M的小文件，那这个文件的名字是怎么组成的呢，小甲顺便也分析了一下。
这里先说明一个类ObjectExtent，这个是用来保存一个对象内的分片的信息，注意这个类不保存内容，只是保存分片的位置信息：偏移和长度。分片的结果会保存在一个map中
map<object_t,vector<ObjectExtent> > object_extentmap的key是一个对象的名字，这个名字就是存在磁盘上面每一个对象对应文件的文件名的前缀，比如，磁盘上面一个对象的文件名为:
10000000000.00000000__head_F0B56F30__1其中10000000000.00000000这个由点号隔成了两部分，点号前面的10000000000是一个文件的元数据inode号，后面00000000是文件内容分配所在的对象号，这个对象号有点特殊代码中叫做objectno，我们来具体讨论一下。
首先每一个文件都是可以分片成对象，按照分片算法，这里分片所对应的对象应该都是从0开始标号的，那这样对象的名字不就重复了吗？不急，我们每一个文件的inode号是一个唯一的这个inode号是由mds中的inodetable维护的，保证唯一，那就可以使用文件的元数据inode号和刚刚可以重复利用的objectno就组成了上面我们看到的由点号分开的对象名前缀，其实这个感觉就像我们的网络，在openstack中我们可以给每一个租户分配一个网络，网络里面可以自己划分子网，不同租户的子网的网段是可以重复的，因为他们就相当于一个局域网，可以重复利用，这里面的objectno就相当于局域网段，可以重复利用，但是和inode号合在一起就是一个全局唯一的，就是存储在磁盘上面的前缀。
未完待续······
· END ·