BPF_PROG_TYPE_EXTFUSE • Hook点及⽅法 • fuse_request_send • FUSE_LOOKUP / FUSE_GETATTR / FUSE_SETATTR / • map 结构 • dentry map BPF_MAP_TYPE_HASH • key (inode id, node name) • value inode id • inode map BPF_MAP_TYPE_HASH

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 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.co 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

11 curvefs对接s3方案设计（过程文档）© XXX Page 2 of 11 时间 修订人 修订内容 2021-05-20 胡遥 初稿 2021-07-20 胡遥 细化write和read流程 整体架构 整体思路 接口和关键数据结构 mds.proto client端数据结构 metaserver.proto space相关数据结构和proto 关键流程 init流程 write流程 每个block最大4M，每个block对应s3上一个object。 s3上对象已chunkid_indexblock_version进行命名，元数据则已S3ChunkInfo（见数据结构）的方式存储在inode中。对于文件顺序写场景，文件0~4M的s3对象必然为chunkid_0_0,4M~8M为chunkid_1_0，以此类推， 还有一种情况是文件先写了0~2M，然后在写2M~4 version进 行++，比如覆盖写了0~4M，则数据会写到chunkid_0_1的对象，则元数据包含了2个S3Chunkinfo{2,0,0,8M}和{2,1,0,4M}。 接口和关键数据结构 common.proto enum FSType { TYPE_VOLUME = 1; TYPE_S3 = 2; } message S3Info { required

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; ..© XXX Page 15 of 23 fi->fh = (long)fh; return 0; } 整体flags支持方案 目前倾向于使用类似fastcfs的方式，自定义结构FileHandle，在create()、open()、opendir()时将上下文信息保存到fuse_file_info中，在后续文件操作时判断相关flags进行具体操作。简单的FileHandle如下

KVM块存储服务 3. iSCSI协议 4. 容器云块存储(CSI) 应用场景Curve块存储 1. 高可用性/高可靠性 (易运维) 2. RAFT一致性协议 3. CopySet分配算法 4. 拓扑结构 5. 高性能 6. chunkfilepool (降低写放大) 7. data stripe (增大并发) 8. zerocopy 9. 云原生 核心设计Curve块存储 1. physical physical pool用于实现对机 器资源物理隔离 2. zone故障隔离的基本单元 3. server表示物理服务器 4. chunkserver物理服务器上 的服务实例 拓扑结构Curve块存储 1. Curve块存储将虚拟块设备 映射到文件 2. 每个文件包含的chunk分散 在集群的存储节点 3. chunkserver按照故障域分组 4. copyset中的节点属于不同的 支持NFS、CIFS/SMB、HDFS等协议 3. 块存储支持按存储池创建卷Curve 社区介绍 1. Curve的成长离不开社区贡献者的支持和参与。非常欢迎广大 社区用户为Curve贡献代码、文档，提交issue和改进网站。我 们愿意为您提供必要的支持 2. 社区成员组成： 网易杭研、网易云音乐、腾讯、zstack、西安邮电大学生等等 3. 项目 https://github.com/opencurve/curve

dentry的元数据。inode的分片依据是fsid + inodeid，dentry的分片依据是fsid + parentinodeid。借鉴curve块设备的设计思路，（补充copyset的设计文档在这 ），curvefs的元数据分片仍然按照的copyset的方式去管理。 curve块存储的topo信息由PhysicalPool、LogicalPool、Zone、Server、ChunkSe 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

apply后再执行后面的操作。 ChunkServer架构CloneManager主要负责克隆相关的功 能，内部是一个线程池，主要负责异 步完成克隆chunk的数据补全。关于克 隆相关的内容将会在快照克隆相关介 绍文档中详细介绍。 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 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

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 memory等 ●能透明支持多个链路传输，例如多网卡bond ●编译成.so或lib的方式，可以集成到应用程序里 ●有完善的配置功能，ucx_info可以dump配置信息 ●有性能测试工具 ●比较详细的文档2223 UCS ●是一些工具代码，例如 –链表 –hash table –epoll event loop – memory register cache –config file24

设计  设计流程  文档规范 开发  编码规范与提交流程  版本管理 测试  测试方法论  CI与异常测试 6/33设计流程 Curve团队采用敏捷开发模式，负责人在制定迭代计划时，确认哪些任务需要设计 文档：  小需求（改动小）将实现思路记录到任务管理系统中（JIRA），即可进行开发；  大需求（新模块、复杂功能）需要输出独立设计文档，并进行评审；对于功能或 性能影响较大的功能，还需要进行POC验证；评审和验证通过后才能启动开发 工作。 小需求 实现思路 开发 大需求 设计文档 POC 开发 7/33设计文档规范 设计文档需要具备以下内容：  修订记录  审批记录  系统介绍  相关调研  架构  重要流程  关键算法  接口  数据库设计  非功能特性设计  参考文献 8/33代码编写规范

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