分散ストレージ技術Cephの最新情報

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Haruka Iwao
Cloud Evangelist, Red Hat K.K.
12 October 2014

OpenStack seminar
@Lenovo Enterprise Solutions Center
2014年12月19日(金)16時～「RHEL OpenStack 運用管理のツボ」
Red Hat Forum にて大好評でした「OpenStack ハンズオン」の続編セミナーです。
更に具体的な「Red Hat のOpenStackを本番環境で稼働する際のポイント」について紹介させてい
ただきます。
お申込み⇒ http://bit.ly/1xODIPE
2015年1月23日(金)13時～開催予定*
Intel On Ramp RHEL OSP ハンズオン研修
Red Hat Forum で満員で終了した「OpenStack ハンズオン」のRerunです。
OpenStackを使ってみたい技術者の方におススメのセミナーです。
2015年2月13日(金)16時～開催予定*「OpenStack 運用管理のツボ」
通常のハンズオンではカバーしきれない、本番環境で使用する際のポイントを、
実際にOpenStackを運用しているSEが紹介します。
*開催予定のセミナー詳細につきましてはLESの担当営業までお問い合わせください

わたしはだれ？
• 岩尾はるか(@Yuryu)
• レッドハット株式会社
– Cloud Evangelist
– 兼Storage Solutions Architect
• コミケ/KindleでLinux Kernel
本出してます
• Enlightened

もくじ
• Cephとは
• Cephのアーキテクチャ
• GlusterFSとの比較
• 最近の動向
• ユースケース

Cephとは
• オープンソースの分散ストレージ
• オブジェクトとブロック両対応
• 大規模にスケールする(~10000台)
• エクサバイト(ペタの1000倍)が射程

Cephの10年
RHEL-OSP
認定
FEB 2014
OpenStack
統合
2011
MAY 2012
Inktank設立
オープン
ソース化
2006
2010
Linux
Kernel に
マージ
2004
UCSCで
開発開
始
Production
Readyに
SEPT 2012
Xen 統合
2013
2012
CloudStack
統合
OCT 2013
Inktank Ceph
Enterprise 出荷
APR 2014
レッドハット
がInktankを
買収

Ceph の統合されたストレージ
FILE
SYSTEM
BLOCK
STORAGE
OBJECT
STORAGE
S3 & Swift
マルチテナント
Keystone
Geo-Replication
Erasure Coding
Snapshots
クローン
OpenStack
Linux カーネル
Tiering
POSIX
Linux Kernel
CIFS/NFS
HDFS
分散メタデータ

Cephを支えるコミュニティ
COMMUNITY METRICS DASHBOARD
METRICS.CEPH.COM

Inktank Ceph Enterprise
DEPLOYMENT TOOLS
新しい「ウィザード」形式のイ
ンストールツール
依存関係も含めたローカルレポ
ジトリを提供
クラスタ構築ツール
CALAMARI
オンプレミス, Webアプリ
クラスタのモニタリング、監視
RESTful API
インスタンス数無制限
CEPH FOR OBJECT & BLOCK
SUPPORT SERVICES
SLA付きテクニカルサポート
バグのエスカレーション
ホットフィックスの提供
ロードマップへの反映

ICE Release Cycles
Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2
2013 2014 2015

Cephのコンポーネント
APP HOST/VM CLIENT

RADOSとは
• 信頼性のある(Reliable)
– データ消失を避けるため複製を作成
• 自律的な(Autonomic)
– お互いに通信し、障害を検知
– レプリケーションが透過的に行われる
• 分散(Distributed)
• オブジェクトストア(Object Store)

RADOSとは(2)
• Cephの中核
• すべてのデータをRADOSに保存
• mon とosd の2つから成る
• CRUSHアルゴリズムが特徴

OSD
• Object storage daemon
• 1ディスクにつき1OSD
• xfs/btrfs をバックエンドに使用
– Btrfs のサポートは実験的
• 整合性担保と性能向上のため、Write-ahead
なジャーナルを利用
• OSDの台数は3〜数万

MON
• Monitoring daemon
• クラスタマップとクラスタの状態を管理
• 3, 5など奇数で少ない台数
• データ本体やメタデータは管理しない

RADOSクラスタ
RADOS CLUSTER

オブジェクトの配置
• RADOS は“CRUSH” アルゴリズムを用い
てオブジェクトを配置
– オブジェクトの場所は100%計算のみで求め
られる
• メタデータサーバーが不要
– SPoFなし
– 非常に良いスケーラビリティ

CRUSH アルゴリズム
CLUSTER
POOLS
(CONTAINING PGs)
POO
L
A
POO
L
B
POO
L C
POO
L
D

クラスタマップ
• 階層的なOSDのマップ
– 障害単位(ラックやスイッチ)をまたいで複製
– トラフィックの集中を防止
24

RADOS Gateway
REST
socket
RADOS CLUSTER

RADOS Gateway(2)
• RESTベースのオブジェクトストアプロキ
シ
• オブジェクトはRADOSに格納
• S3/Swiftと互換なAPIを持つ
• 課金のための利用量統計を提供

RBD (2)
• RADOSにディスクイメージを格納
• クラスタ全体にストライピング
• スナップショットのサポート
• Copy-on-writeクローンをサポート
• Linux Kernel, KVM, OpenStackから利用可
能

RBD + 仮想化
Copyright © 2014 Red Hat
K.K.
RADOS CLUSTER
31

RBD + カーネルモジュール
RADOS CLUSTER

CephFS
• POSIX互換のファイルシステム
• RADOS上に構築
• Linuxのネイティブドライバ(cephfs)また
はFUSEでマウント
• メタデータサーバー(mds)がファイルシス
テムツリーを管理
– mdsはCephFSのみで利用

CephFSのアーキテクチャ
metadata data
RADOS CLUSTER

CephFSの信頼性
• MDSはファイルシステムに対する変更を
ジャーナルとしてRADOSに記録
– MDSが停止した場合はジャーナルから状態を
復元
• HAまたは負荷分散のために、複数のMDS
を利用可能
• MDSはデータを扱わない
– I/Oのボトルネックにならない

GlusterFSのレプリケーション

CephとGlusterFS共通点
• 単一障害点(SPoF)なし
• 高い耐障害性と可用性
• 100%オープンソース
• ペタバイト級のストレージ
• 非常に良いスケーラビリティ
• Linuxで動く

GlusterFSとの違い
Ceph GlusterFS
データ配置オブジェクト単位ファイル単位
ファイルの場所決定的なアルゴリ
ズムによる
(CRUSH)
分散ハッシュテー
ブル, xattrに保存
レプリケーションサーバーサイドクライアントサイ
ド
主な使い道オブジェクト/ブ
ロックストア
POSIX互換のファ
イルシステム
ライセンスLGPLv2 GPLv2 / LGPLv3+

CephとGlusterFS ユースケース
• Ceph
– S3/Swift互換オブジェクトストア
– OpenStack、KVM仮想環境のストレージ
– ブロックストレージ
• GlusterFS
– NFSを置き換える大きなストレージ
– Hadoop HDFS互換のストレージ
– コンテンツ配信のバックエンド

Ceph, GlusterFS, ICE, RHS
RED HAT
INKTANK CEPH ENTERPRISE
RED HAT
STORAGE SERVER

CephとOpenStack
RADOS CLUSTER

CephとOpenStack: 利点
• オブジェクト、ブロックそれぞれに最適
化されたアーキテクチャ
• 単一のストレージプール
– 高いディスク使用効率
• OpenStackの各コンポーネントに組み込み
のドライバサポート
– 高い性能と可用性
Copyright © 2014 Red Hat
K.K.
51

From OpenStack User Survey
November 2014
http://superuser.openstack.org/articles/openstack-user-survey-insights-november-2014

Ceph 最近の新機能
• Erasure Coding
• 階層化キャッシュ(SSD)のサポート
• RADOS性能改善
• CephFSの改善
• KVSバックエンド
• Standalone radosgw

Erasure Coding
CEPH STORAGE CLUSTER CEPH STORAGE CLUSTER
オブジェクトの完全な複製
 非常に高い耐障害性
 高速なリカバリー
複製＋パリティーを保存
 費用対効果が高い
 リカバリーに時間とCPUが必要

階層化キャッシュ(write back)
Read/Write Read/Write
CEPH STORAGE CLUSTER

階層化キャッシュ(write thru)
Write Write Read Read
CEPH STORAGE CLUSTER

KVSによるOSDバックエンド
• OSDのバックエンドにLevelDBを使用(xfs
の代替)
• 特に小さなオブジェクトのパフォーマン
スが向上
• 不揮発メモリKVSやRocksDBなどのサ
ポートも計画

Ceph 次のリリースに向けて
• CephFS Hadoop Support
• Kerberos / ADサポート
• RADOSからの並列読み込み
• Object versioning
• スケーラビリティの向上(10,000OSD超)
• セキュリティ、安定性の改善
• etc…
https://wiki.ceph.com/Planning/Blueprints

Web Application
S3/Swift S3/Swift S3/Swift S3/Swift

Web Scale Applications
Native
Protocol
Native
Protocol
Native
Protocol
Native
Protocol

Archive / Cold Storage
CEPH STORAGE CLUSTER CEPH STORAGE CLUSTER
Site A Site B

Databases
Native
Protocol
Native
Protocol
Native
Protocol
Native
Protocol

Deploying Ceph in the Wild
Ceph Day London 2014の発表。事例が複数掲載されている。
http://www.slideshare.net/Inktank_Ceph/deploying-ceph-in-the-wild

Ceph at CERN
http://www.slideshare.net/Inktank_Ceph/scaling-ceph-at-cern

Cephベンチマーク例
• Mellanox によるベンチマーク例(5ノード)
http://www.mellanox.com/related-docs/whitepapers/WP_Deploying_Ceph_over_High_Performance_Networks.pdf

CephベンチマークIntel/IDCF
http://www.intel.co.jp/content/dam/www/public/ijkk/jp/ja/documents/white-papers/xeon-e5-
storage-server-performance-test-idc-frontier-paper.pdf

まとめ
• Cephはペタバイト級のストレージ
– オブジェクト(RGW)
– ブロック(RBD)
– ファイルシステム(CephFS)
• 特にOpenStackと相性がいい
• プロダクションでの使用例も多数
• Red Hatから買えます

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