Ceph与Gluster之开源存储的对比

一、Ceph与Gluster之开源存储的对比

一、Ceph与Gluster的原理对比

　　Ceph和Gluster是Red Hat旗下的成熟的开源存储产品，Ceph与Gluster在原理上有着本质上的不同。

　　1、Ceph

　　Ceph基于一个名为RADOS的对象存储系统，使用一系列API将数据以块(block)、文件(file)和对象(object)的形式展现。Ceph存储系统的拓扑结构围绕着副本与信息分布，这使得该系统能够有效保障数据的完整性。

　　2、Gluster

　　Gluster描述为Scale-out NAS和对象存储系统。它使用一个Hash算法来计算数据在存储池中的存放位置，这点跟Ceph很类似。在Gluster中，所有的存储服务器使用Hash算法完成对特定数据实体的定位。于是数据可以很容易的复制，并且没有中心元数据分布式存储无单点故障且不易造成访问瓶颈，这种单点在早期Hadoop上出现，对性能和可靠性造成较大影响。

二、Ceph文件系统架构

　　RADOS(Reliable, Autonomic、Distributed Object Store)是Ceph系统的基础，这一层本身就是一个完整的对象存储系统，包括Cehp的基础服务(MDS，OSD，Monitor)，所有存储在Ceph系统中的用户数据事实上最终都是由这一层来存储的。而Ceph的高可靠、高可扩展、高性能、高自动化等等特性本质上也是由这一层所提供的。

　　RADOS在物理形态上由大量的存储设备节点组成，每个节点拥有自己的硬件资源(CPU、内存、硬盘、网络)，并运行着操作系统和文件系统。基础库librados是对RADOS进行抽象和封装，并向上层提供不同API，以便直接基于RADOS进行原生对象或上层对象、块和文件应用开发。特别要注意的是，RADOS是一个对象存储系统，因此，基于librados实现的API也只是针对对象存储功能的。

　　RADOS所提供的原生librados API包括C和C++两种。Librados在部署上和基于其上开发的应用位于同一台机器。应用调用本机上的librados API，再由后者通过Socket与RADOS集群中的节点通信并完成各种操作。

　　这一层包括了RADOS GW(RADOS Gateway)、 RBD(Reliable Block Device)和Ceph FS(Ceph File System)三个高层存储应用接口，其作用是在librados库的基础上提供抽象层次更高、更便于应用或客户端使用的上层接口。

　　RADOS GW是一个提供与Amazon S3和Swift兼容的RESTful API的Gateway，以供相应的对象存储应用开发使用。RADOS GW提供的API抽象层次更高，但功能则不如librados强大。因此，开发者应针对自己的需求选择使用。

　　RBD则提供了一个标准的块设备接口，常用于在虚拟化的场景下为虚拟机创建Volume。如前所述，Red Hat已经将RBD驱动集成在KVM/QEMU中，以提高虚拟机访问性能。

　　CephFS是一个POSIX兼容的分布式文件系统。目前还处在开发状态，因而Ceph官网并不推荐将其用于生产环境中。

　　Ceph Client是基于Fuse层(User SpacE)和VFS文件系统开发，兼容Posix接口标准。在Ceph存储系统中，Ceph Metadata Daemon 提供了元数据服务器，而Ceph Object Storage Daemon 提供了数据和元数据的实际存储。

　　Ceph对DFS、Block和Object数据写入和读取，都需Client利用Crush算法(负责集群中的数据放置和检索的算法)完成存储位置计算和数据组装。Ceph架构详细介绍请参考“Ceph存储架构深度分析”文章。

三、Gluster FS系统架构

　　Gluster FS由Brick Server、Client和NAS网关组成(用来访问存储服务，但是Client只支持Linux，其他系统需要NAS网关提供存储服务)，三者可以部署到同一个物理服务器上。NAS网关通过启动GLFS Client提供存储服务。

　　每个文件通过一定策略分不到不同的Brick Server上，每个Brick Server通过运行不同进程处理数据请求，文件以原始格式以EXT、XFS和ZFS文件系统的保存在本地。

　　卷(Block)通过位于Client或NAS网关上的卷管理器来提供服务，由卷管理器管理集群中的多个Brick Server。存储节点(Brick Server)对外提供的服务目录称作Brick，一个Brick对应一个本地文件系统，Gluster FS以Brick为单位管理存储。

　　

　　GlusterFS采用模块化、堆栈式的架构，可通过灵活的配置支持高度定制化的应用环境，比如大文件存储、海量小文件存储、云存储、多传输协议应用等。每个功能以模块形式实现，然后以积木方式进行简单的组合，即可实现复杂的功能。比如，Replicate模块可实现RAID1，Stripe模块可实现RAID0，通过两者的组合可实现RAID10和RAID01，同时获得高性能和高可靠性。

　　各个功能模块就是一个Xlator(translator)，不同的xlator在初始化后形成树，每个xlator为这棵树中的节点动态加载，同一个xlaror可以同时在Client/Brick Server上加载。GlusterFS系统详细架构请参看“Gluster FS分布式文件系统”文章。

四、GlusterFS和Ceph对比

　　1、GlusterFS和Ceph的简单对比

　　GlusterFS和Ceph是两个灵活的存储系统，有着相似的数据分布能力，在云环境中表现非常出色。在尝试了解GlusterFS与Ceph架构之后，我们来看看两者之间的简单对比。

　　

　　2、GlusterFS和Ceph的共同点

　　纵向扩展和横向扩展：在云环境中，必须可以很容易地向服务器添加更多存储空间以及扩展可用存储池。Ceph和GlusterFS都可以通过将新存储设备集成到现有存储产品中，满足扩充性能和容量的要求。

　　高可用性：GlusterFS和Ceph的复制是同时将数据写入不同的存储节点。这样做的结果是，访问时间增加，数据可用性也提高。在Ceph中，默认情况下将数据复制到三个不同的节点，以此确保备份始终可用性。

　　商品化硬件：GlusterFS和Ceph是在Linux操作系统之上开发的。因此，对硬件唯一的要求是这些产品具有能够运行Linux的硬件。任何商品化硬件都可以运行Linux操作系统，结果是使用这些技术的公司可以大大减少在硬件上的投资——如果他们这样做的话。然而，实际上，许多公司正在投资专门用于运行GlusterFS或Ceph的硬件，因为更快的硬件可以更快地访问存储。

　　去中心化：在云环境中，永远不应该有中心点故障。对于存储，这意味着不应该用一个中央位置存储元数据。GlusterFS和Ceph实现了元数据访问去中心化的解决方案，从而降低了存储访问的可用性和冗余性。

　　3、GlusterFS与Ceph的差异

　　GlusterFS是来自Linux世界的文件系统，并且遵守所有Portable Operating System Interface标准。尽管你可以将GlusterFS轻松集成到面向Linux的环境中，但在Windows环境中集成GlusterFS很难。

　　Ceph是一种全新的存储方法，对应于Swift对象存储。在对象存储中，应用程序不会写入文件系统，而是使用存储中的直接API访问写入存储。因此，应用程序能够绕过操作系统的功能和限制。如果已经开发了一个应用程序来写入Ceph存储，那么使用哪个操作系统无关紧要。结果表明Ceph存储在Windows环境中像在Linux环境中一样容易集成。

　　基于API的存储访问并不是应用程序可以访问Ceph的唯一方式。为了最佳的集成，还有一个Ceph块设备，它可以在Linux环境中用作常规块设备，使你可以像访问常规Linux硬盘一样来使用Ceph。Ceph还有CephFS，它是针对Linux环境编写的Ceph文件系统。

　　4、GlusterFS与Ceph的速度对比

　　GlusterFS存储算法更快，并且由于GlusterFS以砖组织存储的方式实现了更多的分层，这在某些场景下(尤其是使用非优化Ceph)可能导致更快的速度。另一方面，Ceph提供了足够的定制功能来使其与GlusterFS一样快。

　　5、GlusterFS与Ceph的应用

　　Ceph访问存储的不同方法使其成为更流行的技术。更多的公司正在考虑Ceph技术而不是GlusterFS，而且GlusterFS仍然与Red Hat密切相关。例如，SUSE还没有GlusterFS的商业实施，而Ceph已经被开源社区广泛采用，市场上有各种不同的产品。在某种意义上来说，Ceph确实已经胜过GlusterFS。