Ceph纠删码如何实现

发布时间:2021-12-17 10:36:26 作者:小新
来源:亿速云 阅读:712

这篇文章给大家分享的是有关Ceph纠删码如何实现的内容。小编觉得挺实用的,因此分享给大家做个参考,一起跟随小编过来看看吧。

1、纠删码

纠删码Erasure Code是一种编码技术,它可以将n份原始数据,增加m份数据,并能通过n+m份中的任意n份数据,还原为原始数据。即如果有任意小于等于m份的数据失效,仍然能通过剩下的数据还原出来。 纠删码技术在分布式存储系统中的应用主要有三类,阵列纠删码(Array Code: RAID5、RAID6等)、RS(Reed-Solomon)里德-所罗门类纠删码和LDPC(LowDensity Parity Check Code)低密度奇偶校验纠删码。 LDPC码目前主要用于通信、视频和音频编码等领域。

目前主流的分布式存储包括HDFS、Ceph、Minio等主要使用的是RS(Reed-Solomon)码。

2、Ceph 纠删码实现

2.1、纠删码写

数据将在主 OSD 进行编码然后分发到相应的 OSDs 上去。

Ceph纠删码如何实现

2.2、纠删码读

2.2.1、正常纠删码读

从相应的OSDs中获取数据后进行解码。

Ceph纠删码如何实现

2.2.2、数据丢失时纠删码读

如果此时有数据丢失,Ceph会自动从存放校验码的OSD中读取数据进行解码。 Ceph纠删码如何实现

3、Ceph支持的纠删码插件

Ceph支持不同的纠删码插件:Jerasure,ISA-l 和 LRC,默认为Jerasure

# ceph osd erasure-code-profile get default
k=2
m=1
plugin=jerasure
technique=reed_sol_van

此处列出的三种纠删码插件其实是分成两种类型

Jerasure和ISA-l属于纠删码代码库 LRC是一种纠删码编码,类似于RS码

3.1、纠删码代码库

3.1.1、Jerasure

Jerasure2.0 使用 C 语言封装后的指令,这样代码更加的友好。另外 Jerasure2.0 不仅仅支持 GF(2^8) 有限域的计算,其还可以进行 GF(2^4) - GF(2^128) 之间的有限域。并且除了 RS 码,还提供了 Cauchy Reed-Solomon code (CRS 码)等其他编码方法的支持。它在工业应用之外,其学术价值也非常高。目前其是使用最为广泛的编码库之一。目前 Jerasure2.0 并不支持 AVX 加速。

3.1.2、ISA-l

Intel ISA-L代表英特尔智能存储加速库,使用的汇编代码,ISA-L是针对存储应用程序而优化的低级功能的开源集合。它包括针对Intel AVX和AVX2指令集优化的快速块Reed-Solomon类型纠删码,它的性能是业界最佳,主要是因为整体的矩阵运算都放在汇编之中

3.1.3、对比

Ceph纠删码如何实现

3.2、纠删码编码

3.2.1、RS(Reed-Solomon)

Reed-Solomon(RS)码是存储系统较为常用的一种纠删码,它有两个参数n和m,记为RS(n,m)。n代表原始数据块个数。m代表校验块个数。

简单来讲指定RS(4,1)时,有4个数据块和1个校检块

Ceph纠删码如何实现

D1-4任意数据块损坏,都可以通过P1进行解码恢复重建,同样的P1校检块损坏也可以通过数据块编码计算重建

3.2.2、LRC(Locally Repairable Codes)

LRC(Locally Repairable Codes),是一种局部校验编码方法,其核心思想为:将校验块(parity block)分为全局校验块(global parity)、局部校验块(local reconstruction parity),故障恢复时分组计算。

Ceph纠删码如何实现

对比RS,这里是4个数据块分成了两组,

P1、P2是局部校验块,P3是全局校验块。

优势在于,当组内数据块损坏时,由于减少了网络I/O传输的数据量,组内恢复运算的数据量和重建时间基本上能缩短一半。

劣势是因为校检块的增加,磁盘使用率和可靠性都会降低

3.2.2、编码对比

Ceph纠删码如何实现

感谢各位的阅读!关于“Ceph纠删码如何实现”这篇文章就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,让大家可以学到更多知识,如果觉得文章不错,可以把它分享出去让更多的人看到吧!

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  1. 实现高性能纠删码引擎 | 纠删码技术详解(下)
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