Ceph的客户端接口及架构分析

Ceph的客户端通过一套名为librados的接口进行集群的访问，这里的访问包括对集群的整体访问和对象的访问两类接口。这套接口（API）包括C、C++和Python常见语言的实现，接口通过网络实现对Ceph集群的访问。在用户层面，可以在自己的程序中调用该接口，从而集成Ceph集群的存储功能，或者在监控程序中实现对Ceph集群状态的监控。上述接口与Ceph集群的关系如图1所示。

图1 客户端与Ceph集群示意图

RADOS的客户端API

上述接口几乎包括了对Ceph集群和其中数据的所有访问功能。其中所谓集群的整体访问包括连接集群、创建存储池、删除存储池和获取集群状态等等。所谓对象访问是之对存储池中对象的访问，包括创建删除对象、向对象写数据或者追加数据和读对象数据等接口。上述功能通过Rados和IoCtx两个类实现，两个类的主要函数如图2所示（这里仅是示例，实际接口数量要多很多，具体参考源代码）。

 

图2 访问接口类图

为了了解如何使用这些API，我们这里给出一些代码片段。具体完整的代码大家可以参考Ceph官方的示例代码。

 

本文主要目的是让大家了解客户端的接口，因此仅仅给出了基本用法，并没有对错误等情况进行处理。Ceph官方有完整的代码，大家可以参考。

客户端软件架构概述

librados客户端基本架构如图3所示，主要包括4层，分别是API层、IO处理层、对象处理层和消息收发层。其中API层是一个抽象层，为上层提供统一的接口。API层提供的原生接口包括C和C++两种语言的实现外，还有Python的实现。

图3 RADOS客户端基本架构

IO处理层用于实现IO的简单封装，其通过一个名为ObjectOperation类实现，该类主要包括的是读写操作的数据信息。之后在IO处理层在IoCtxImpl::operate函数中将ObjectOperation转换为Objecter::Op类的对象，并将该对象提交到对象处理层进行进一步的处理。

对象处理层包括了Ceph对象处理所需要的信息，包括通信管道、OSDMap和MonMap等内容。因此，在这里，根据对象的信息可以计算出对象存储的具体位置，最终找到客户端与OSD的连接信息（Session）。

消息收发层的接口会被对象处理层调用，此时消息会传递到本层，并且通过本层的线程池发送到具体的OSD。这里需要注意的是，消息收发层与服务端的消息收发公用Messager的代码。

如图是核心流程的流程图，本文不详细介绍，具体细节可以按照该流程读对应源代码理解。

 

在这个流程中需要注意的是_op_submit函数会调用_calc_target和_get_session两个函数，两个函数的作用分别是获取目的OSD和对应的Session（连接），这个是后面发送数据的基础。