Curve文件系统元数据管理（已实现）© XXX Page 2 of 24 1. 2. 3. 4. Inode 1、设计一个分布式文件系统需要考虑的点： 2、其他文件系统的调研总结 3、各内存结构体 4、curve文件系统的元数据内存组织 4.1 inode定义： 4.2 dentry的定义： 4.3 内存组织 5 元数据分片 5.1 分片方式一：inode和dentry都按照parentid分片 extent，属于一个文件 partition append→ master slave协议 overwrite → raft 更适合大文件顺序写 fastcfs 有元数据服务器 inode和dentry放一个结构体。 inode → hashtable（key是ino，全局） dentry → skip list （key是name，每个目录下一个） 计算出来的 binlog，随时间会越来越大 差 inode + offset) etcd 差 块设备，最小10GB segment + chunk raft 块设备的元数据管理 cephfs 3、各内存结构体 时间复杂度 空间复杂度 特点 可用实现 Btree 一个节点上保存多条数据，减少树的层次(4~5层)，方便从盘上读取数据，减少去盘上读取次数。适合在盘上和内存组织目录树。 google，https://github

一、Curvefs测试 1. 启动curvefs 问题1：root用户无法访问挂载目录 测试 allow_root 测试allow_other 参考文献 问题2：本地文件系统挂载默认是共享的？ 问题3：文件系统访问控制是在哪一层实现的？ 二、文件系统权限管理 文件类型 文件权限 特殊权限(SUID, SGID, STICKY) 文件默认权限umask 用户&用户组 文件系统用户权限管理 对mode的管理 对ACL（Access fuse_client", MS_NOSUID|MS_NODEV, "allow_other,fd=9,rootmode=40000,"...) = 0 问题3：文件系统访问控制是在哪一层实现的？ 测试curvefs，发现文件系统链路默认是没有做权限控制。（挂载点mode 777） # mountpoint wanghai01@pubbeta1-nostest2:/tmp$ ls -l | grep fsmount "world" >> file1 nbs@pubbeta1-nostest2:/tmp/fsmount$ cat file1 hello world 测试curvefs，发现文件系统链路默认是没有做权限控制。（ 挂载点mode 755）© XXX Page 8 of 33 wanghai01@pubbeta1-nostest2:/tmp$ ls -l | grep fsmount drwxr-xr-x

(fifo)© XXX Page 5 of 23 O_EXCL: 与O_CREATE一起使用，如果pathname已经存在则返回失败(EEXIST)，否则创建文件成功。 : 该参数不会使打开的文件成为该进程的控制终端。如果没有指定这个标志，那么任何一个 输入都将会影响用户的进程。 O_NOCTTY : 如果文件存在，且是个普通文件，具有对该文件的写权限，该flag会将文件长度截断为0。 O_TRUNC : smount$ strace ./main open("in.txt", O_RDONLY|O_PATH) = 3 open flags 实现方式 cephfs处理方式是用Fh的结构体保存文件打开的状态和上下文信息，并不该Fh保存在Inode中，在后续读写等操作中依据该状态进行处理。 // cephfs Inode Fh.flags(cephfsFh struct Inode return --_ref; } }; FastCFS处理方式是自定义FileInfo保存文件打开的状态信息，在create()、open()、opendir()操作时填充进 fuse_file_info结构中，在后续操作中直接使用： struct fuse_file_info { /** Open flags. Available in open() and release() */ int flags;

修改者 修改内容 1.0 2021/8/18 胡遥 初稿 背景 整体设计 元数据采用2层索引 对象名设计 读写缓存分离 缓存层级 对外接口 后台刷数据线程 本地磁盘缓存 关键数据结构 详细设计 Write流程 Read流程 ReleaseCache流程 Flush流程 FsSync流程 后台流程 poc测试验证 背景 基于s3的daemon版本基于基本的性能测试发现性能非常差。具体数据如下： InfoList。具体细节见 本地磁盘缓存 如果有配置writeBack dev，则会调用diskStroage进行本地磁盘write，最终写到s3则由diskStroage模块决定。 关键数据结构 message S3ChunkInfo { required uint64 chunkId = 1; required uint64 compaction = 2; required 函数。© XXX Page 9 of 9 后台流程 1.在FsCacheManager中增加一个DataCacheNum_字段，如果该字段为0，表示没有cache需要flush，则线程由条件变量控制处于wait状态。 2.write流程会对后台线程处于wait状态的情况触发notify唤醒，同时修改DataCacheNum_。 3.后台会遍历DataCache，达到flushwait的时间，或者DataCache

ChunkServer架构Metric统计模块使用brpc中的bvar计数 器，统计一些IO层面和copyset层面的 一些指标，方便监控和跟踪。 ChunkServer架构并发控制层，负责对chunkserver的IO 请求进行并发控制，对上层的读写请 求安照chunk粒度进行Hash，使得不同 chunk的请求可以并发执行。 ChunkServer架构DataStore是对chunk落盘逻辑的封装。 CS3在下一次心跳中向MDS报告本次raft成员变更已完成 ⑨ 等CS1上的copyset数量恢复到和其它节点相差不大时，集群回 到均衡状态，迁移结束ChunkServer核心模块-DataStore ChunkServer的目录结构： • 每个copyset一个目录，后面三个目录由braft管理，data目录由DataStore管理 • Curve中的Chunk全部来自Chunkfilepool，是在系统初始化的时候预创建

是拿着inodeid查询，dentry是拿着parent的inode id去查询。© XXX Page 6 of 19 一个fs的meta partition使用第一个叫做MetaWrapper的结构体组织起来© XXX Page 7 of 19 type MetaWrapper struct { sync.RWMutex cluster string localIP 选partition partition：负责元数据的一段分片，每个元数据一定有对应的partition进行处理 inode manange/ dentry manager：负责管理元数据的内存结构 heartbeat：定期获取copyset的信息 模块 估算工作量（开发 + ci完成） client 10d mds 15d metaserver 10d 考虑到partition和 2 一台机器上建议的copyset数量 当前curve机器上的copyset的数量是100个。curvefs也可按照curve的规格，每个机器上管理100个copyset。实际上这个值通过配置文件控制，到时候可以根据测试结果确定合适的copyset的数量。 8.3 每个copyset建议管理存储容量的大小 如果有100个的copyset，每个copyset管理2GB大小的元数据。

com/opencurve/curve-csi CLIENT上层应用CLIENT虚拟块设备CLIENT主要功能  提供接口  数据面：AioWrite/AioRead、Write/Read  控制面：Create/Delete、Open/Close、Rename等  IO处理：转换、拆分、合并  元数据获取及缓存  逻辑chunk与物理chunk映射关系  物理chunk所属的复制组(copyset) -client， 所以client版本需要升级时，需要对QEMU进 程进行重启。NEBD 整体介绍 在QEMU和Curve Client中间加入热升级模块，避 免直接依赖 热升级模块是CS结构：  NEBD Client(part1)：只包含轻量的业务逻辑， 以链接库的形式提供给QEMU使用  NEBD Server(part2)：将NEBD Client的请求转 发到Curve

接口服务，例如上面的EchoService6 BRPC SERVER7 BRPC SERVER8 BRPC client9 BRPC EndPoint EndPoint是一个代表通讯地址的数据结构, 是一个C++类。 字段: ip，port ●在Socket创建时需要提供EndPoint ●Socket::Connect时需要Remote EndPoint ●Accept的Socket可以获得Remote Ucp Context ●只有一个全局对象，使用下列函数获取 ●UCP_Context* get_or_create_ucp_ctx() ●指定了FEATURE_AM, 多线程共享39 命令行参数控制context的属性 ●--brpc_ucp_error_mode缺省是none，是的本地通讯使用shared memory成为可能 ●--brpc_set_cpu_latency 非-1, 设置intel

id和name从denty缓存中找到对应的denty结构； 如果dentry缓存中不存在对应的inode，则从mds根据parent inode id获取parent inode 所在copyset，metaserver ip等信息 ，然后从metaserver获取denty（这里有两种方式，一种是只获取当前需要的 denty，一种是list整个目录的denty，这个需要考虑用哪个接口） 根据找到的denty结构，获取inodeid，设置 从缓存中查找到对应inode结构； 如果inode缓存中不存在对应的inode，则从mds获取inode所在copyset，metaserver ip等信息，然后从metaserver获取inode结构，缓存之； 判断inode结构中，对应请求[off, size]位置的空间是否有分配：如果未分配或只有部分分配空间，则调用空间分配器分配空间，并根据空间分配器返回结果，修改inode结构（包括file length）; 要修改为read merge write，即读出未对齐缺少的部分，然后整个[offset,len] 调用curve client写）; 修改inode结构，如果上述区域存在先前未写过的区域，则需要去掉unwritten，具体方式根据inode结构而定；inode修改需要持久化到底层并修改本地cache；© XXX Page 6 of 11 read void (*read) (fuse_req_t

2021-04-13 李小翠、陈威 补充元数据数据结构 2021-04-19 李小翠、吴汉卿、许超杰等 补充文件空间分配，讨论与确认 背景 调研 开源fs 性能对比 可行性分析 方案对比 对比结论 架构设计 卷和文件系统 元数据架构 文件系统快照 方案一：文件/目录级别快照 方案二：文件系统快照 关键点 元数据设计 数据结构 索引设计 文件空间管理 开发计划及安排 背景 块存储，向上提供块设备服务，CurveFS会基于此实现。第一阶段的目标是实现 满足数据库场景的文件接口。 调研 开源fs 当前对已有的开源分布式文件系统进行了调研，主要包括系统架构，元数据内存结构，元数据持久化，调研文档如下： chubaofs: ChubaoFS© XXX Page 3 of 14 1. 2. 3. moosefs: https://kms.netease list：list在通用文件系统中是很常见的操作，目前 curve 的元数据缓存使用的 lru cache，因此 list 只能依赖 etcd 的 range 获取方式。如果需要对 list 加速，需要新的缓存结构 c. 扩展性/可用性/可靠性 依赖于第三方kv存储，目前是etcd CurveFS 单机内存元数据设计 类似 fastcfs 和 moosefs 的元数据设计方式，采用通用的 dentry，inode