Ceph学习——Librados与Osdc实现源码解析
- Librados
- RadosClient类
- IoctxImpl
- AioCompletionImpl
- OSDC
- ObjectOperation 封装操作
- op_target 封装PG信息
- Op 封装操作信息
- 分片 Striper
本文介绍Ceph客户端方面的某些模块的实现。客户端主要是实现了接口，对外提供访问的功能。上层可以通过接口来访问Ceph存储。Librados 与 Osdc 位于Ceph客户端中比较底层的位置，Librados 提供了Pool的创建、删除、对象的创建、删除等基本接口；Osdc则用于封装操作，计算对象的地址，发送请求和处理超时。如图：
根据LIBRADOS架构图，叙述大概的事件流程。在 Ceph分布式存储实战中 这本书中有如下一段话：
先根据配置文件调用LIBRADOS创建一个RADOS，接下来为这个RADOS创建一个radosclient，radosclient包含3个主要模块（finisher、Message、Objector）。再根据pool创建对应的ioctx，在ioctx中能够找到radosclient。在调用OSDC生成对应的OSD请求，与OSD进行通信响应请求。这从大体上叙述了librados与osdc在整个Ceph中的作用。
Librados
该模块包含两个部分，分别是RadosClient 模块和IoctxImpl。RadosClient处于最上层，是librados的核心管理类，管理着整个RADOS系统层面以及pool层面的管理。而IoctxImpl则对于其中的某一个pool进行管理，如对 对象的读写等操作的控制。
Created with Raphaël 2.1.0 RadosClient（Librados模块） IoctxImpl（Librados模块） Objecter（Osdc 模块）
RadosClient类
先看头文件 radosclient.h
class librados::RadosClient : public Dispatcher//继承自Dispatcher（消息分发类）
{
std::unique_ptrstd::function<void(CephContext*)> > cct_deleter;//unique_ptr智能指针
public:
using Dispatcher::cct;
md_config_t *conf;//配置文件
private:
enum {
DISCONNECTED,
CONNECTING,
CONNECTED,
} state;//网络连接状态
MonClient monclient;
MgrClient mgrclient;
Messenger *messenger;//!!!!!!!!!!!!!!!!!!网络消息接口 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
uint64_t instance_id;
//相关消息分发 Dispatcher类的函数重写
bool _dispatch(Message *m);
...
...
bool ms_handle_refused(Connection *con) override;
Objecter *objecter;//!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Osdc模块中的 用于发送封装好的OP消息!!!!!!!!!!!!!
Mutex lock;//互斥锁
Cond cond;
SafeTimer timer;//定时器
int refcnt;
...
...
public:
Finisher finisher;//!!!!!!!!!!!!!!!!!!!执行回调函数的类!!!!!!!!!!!!!!!!!!
...
...
//创建一个pool相关的上下文信息
int create_ioctx(const char *name, IoCtxImpl **io);
int create_ioctx(int64_t, IoCtxImpl **io);
int get_fsid(std::string *s);
...///pool相关操作
...
bool get_pool_is_selfmanaged_snaps_mode(const std::string& pool);
//同步创建pool 和 异步创建pool
int pool_create(string& name, unsigned long long auid=0, int16_t crush_rule=-1);
int pool_create_async(string& name, PoolAsyncCompletionImpl *c, unsigned long long auid=0,
int16_t crush_rule=-1);
int pool_get_base_tier(int64_t pool_id, int64_t* base_tier);
//同步删除和异步删除
int pool_delete(const char *name);
int pool_delete_async(const char *name, PoolAsyncCompletionImpl *c);
int blacklist_add(const string& client_address, uint32_t expire_seconds);
//Monitor相关命令处理，调用monclient.start_mon_command 把命令发送给Monitor处理
int mon_command(const vector<string>& cmd, const bufferlist &inbl,
bufferlist *outbl, string *outs);
void mon_command_async(const vector<string>& cmd, const bufferlist &inbl,
bufferlist *outbl, string *outs, Context *on_finish);
int mon_command(int rank,
const vector<string>& cmd, const bufferlist &inbl,
bufferlist *outbl, string *outs);
int mon_command(string name,
const vector<string>& cmd, const bufferlist &inbl,
bufferlist *outbl, string *outs);
int mgr_command(const vector<string>& cmd, const bufferlist &inbl,
bufferlist *outbl, string *outs);
//osd相关命令处理，调用objecrot->osd_command 把命令发送给OSD处理
int osd_command(int osd, vector<string>& cmd, const bufferlist& inbl,
bufferlist *poutbl, string *prs);
//pg相关命令处理，调用objecrot->pg_command 把命令发送给OSD处理
int pg_command(pg_t pgid, vector<string>& cmd, const bufferlist& inbl,
bufferlist *poutbl, string *prs);
...
...
...
}; 再来看看其中一些的函数
connect () 是RadosClient的初始化函数。
int librados::RadosClient::connect()
{
common_init_finish(cct);
int err;
...
...
// get monmap
err = monclient.build_initial_monmap();//检查配置文件里面的初始Monitor信息
if (err < 0)
goto out;
err = -ENOMEM;
messenger = Messenger::create_client_messenger(cct, "radosclient");//创建通信模块
if (!messenger)
goto out;
//设置Policy相关信息
messenger->set_default_policy(Messenger::Policy::lossy_client(CEPH_FEATURE_OSDREPLYMUX));
ldout(cct, 1) << "starting msgr at " << messenger->get_myaddr() << dendl;
ldout(cct, 1) << "starting objecter" << dendl;
//创建objecter并初始化
objecter = new (std::nothrow) Objecter(cct, messenger, &monclient,
&finisher,
cct->_conf->rados_mon_op_timeout,
cct->_conf->rados_osd_op_timeout);
if (!objecter)
goto out;
objecter->set_balanced_budget();
monclient.set_messenger(messenger);
mgrclient.set_messenger(messenger);
objecter->init();
messenger->add_dispatcher_head(&mgrclient);
messenger->add_dispatcher_tail(objecter);
messenger->add_dispatcher_tail(this);
messenger->start();
ldout(cct, 1) << "setting wanted keys" << dendl;
monclient.set_want_keys(
CEPH_ENTITY_TYPE_MON | CEPH_ENTITY_TYPE_OSD | CEPH_ENTITY_TYPE_MGR);
ldout(cct, 1) << "calling monclient init" << dendl;
//初始化monclient
err = monclient.init();
...
err = monclient.authenticate(conf->client_mount_timeout);
...
objecter->set_client_incarnation(0);
objecter->start();
lock.Lock();
//定时器初始化
timer.init();
//finisher对象初始化
finisher.start();
state = CONNECTED;
instance_id = monclient.get_global_id();
lock.Unlock();
ldout(cct, 1) << "init done" << dendl;
err = 0;
out:
...
...
return err;
}create_ioctx（）用于创建一个pool相关的上下文信息 IoCtxImpl对象。
int librados::RadosClient::create_ioctx(const char *name, IoCtxImpl **io)
{
int64_t poolid = lookup_pool(name);
if (poolid < 0) {
return (int)poolid;
}
*io = new librados::IoCtxImpl(this, objecter, poolid, CEPH_NOSNAP);
return 0;
}mon_command（）用于处理Monitor相关命令
void librados::RadosClient::mon_command_async(const vector<string>& cmd,
const bufferlist &inbl,
bufferlist *outbl, string *outs,
Context *on_finish)
{
lock.Lock();
monclient.start_mon_command(cmd, inbl, outbl, outs, on_finish);//把命令发送给Monitor处理
lock.Unlock();
}osd_command（）处理OSD相关命令
int librados::RadosClient::osd_command(int osd, vector<string>& cmd,
const bufferlist& inbl,
bufferlist *poutbl, string *prs)
{
Mutex mylock("RadosClient::osd_command::mylock");
Cond cond;
bool done;
int ret;
ceph_tid_t tid;
if (osd < 0)
return -EINVAL;
lock.Lock();
//调用objecter->osd_commandf 发送命令给OSD处理
objecter->osd_command(osd, cmd, inbl, &tid, poutbl, prs,
new C_SafeCond(&mylock, &cond, &done, &ret));
lock.Unlock();
mylock.Lock();
while (!done)
cond.Wait(mylock);
mylock.Unlock();
return ret;
}IoctxImpl
该类是pool的上下文信息，一个pool对应一个IoctxImpl对象。librados中所有关于IO操作的API都设计在librados::IoCtx中，接口的真正实现在IoCtxImpl中。它的处理过程如下：
1）把请求封装成ObjectOperation 类（osdc 中的）
2）把相关的pool信息添加到里面，封装成Objecter::Op对像
3）调用相应的函数 objecter- >op_submit 发送给相应的OSD
4）操作完成后，调用相应的回调函数。
AioCompletionImpl
Aio即Async IO，AioCompletion即Async Io Completion，也就是Async IO完成时的回调处理制作，librados设计AioCompletion就是为了提供一种机制对Aio完成时结果码的处理。而处理函数则由使用者来实现。AioCompletion是librados设计开放的库API，真正的设计逻辑在AioCompletionImpl中。
对于AIoCompletion实例的使用都是引用的pc，即AioCompletionImpl，因此具体来说应该是如何包装AioCompletionImpl。这里提一下，librados中所有关于IO操作的API都设计在librados::IoCtx中，接口的真正实现在IoCtxImpl中。而AioCompletionImpl是IO操作的回调，因为对于AioCompletionImpl的包装设计在IoCtxImpl模块中
详细的关于回调机制的分析见：ceph源代码分析之librados：1. AioCompletion回调机制分析
OSDC
该模块是客户端模块比较底层的，模块，用于封装操作数据，计算对象的地址、发送请求和处理超时。
ObjectOperation 封装操作
该类用于将操作相关的参数统一封装在该类中，并且一次可以封装多个操作。代码太长了。。。。OMG，这一块就看书总结把。。。。
struct ObjectOperation {
vector类OSDop封装对象的一个操作。结构Ceph_osd_op 封装一个操作码和相关的输入输出参数：
struct OSDop{
ceph_osd_op op;//操作码和操作参数
sobject_t soid;
bufferlist indata,outdata
int32_t rval;//操作结果
}op_target 封装PG信息
该结构封装了对象所在的而PG，以及PG对应的OSD列表等信息。
struct op_target_t {
int flags = 0;
epoch_t epoch = 0; ///< latest epoch we calculated the mapping
object_t base_oid;//读取的对象
object_locator_t base_oloc;//对象的pool信息
object_t target_oid;//最终读取的目标对象
object_locator_t target_oloc;//最终该目标对象的pool信息。
///< true if we are directed at base_pgid, not base_oid
bool precalc_pgid = false;
///< true if we have ever mapped to a valid pool
bool pool_ever_existed = false;
///< explcit pg target, if any
pg_t base_pgid;
pg_t pgid; ///< last (raw) pg we mapped to
spg_t actual_pgid; ///< last (actual) spg_t we mapped to
unsigned pg_num = 0; ///< last pg_num we mapped to
unsigned pg_num_mask = 0; ///< last pg_num_mask we mapped to
vector<int> up; ///< set of up osds for last pg we mapped to
vector<int> acting; ///< set of acting osds for last pg we mapped to
int up_primary = -1; ///< last up_primary we mapped to
int acting_primary = -1; ///< last acting_primary we mapped to
int size = -1; ///< the size of the pool when were were last mapped
int min_size = -1; ///< the min size of the pool when were were last mapped
bool sort_bitwise = false; ///< whether the hobject_t sort order is bitwise
bool recovery_deletes = false; ///< whether the deletes are performed during recovery instead of peering
...
...
...
};Op 封装操作信息
该结构体封装了完成一个操作的相关上下文信息，包括target地址信息、连接信息等。
struct Op : public RefCountedObject {
OSDSession *session;//OSD的相关Session 信息，session是关于connect的信息
int incarnation;
op_target_t target;//地址信息
ConnectionRef con; // for rx buffer only
uint64_t features; // explicitly specified op features
vector分片 Striper
当一个文件到对象的映射时，对象有分片，则使用这个类来分片，并保存分片信息。
class Striper {
public:
/*
* map (ino, layout, offset, len) to a (list of) ObjectExtents (byte
* ranges in objects on (primary) osds)该函数完成file到对象stripe后的映射。
*/
static void file_to_extents(CephContext *cct, const char *object_format,
const file_layout_t *layout,
uint64_t offset, uint64_t len,
uint64_t trunc_size,
mapvector >& extents,
uint64_t buffer_offset=0
};
其中 ObjectExtent保存的是对象内的分片信息。
class ObjectExtent {
public:
object_t oid; // object id
uint64_t objectno;//分片序号
uint64_t offset; // 对象内的偏移
uint64_t length; // 长度
uint64_t truncate_size; // in object
object_locator_t oloc; // object locator (pool etc)位置信息 如在哪个pool
};