اتفاقات روزمره ، اخبار مهم و دیگر مطالب میهن وب هاست را می توانید در این قسمت مطالعه کنید

Ceph یک پلتفرم ذخیره‌سازی متن‌باز است که به شما امکان می‌دهد انواع مختلف داده‌ها را به طور یکپارچه در سیستمی واحد ذخیره‌سازی کنید. این پلتفرم با تمرکز بر خودکارسازی، مقیاس‌پذیری و پایداری، ذخیره‌سازی اطلاعات در مقیاس بزرگ را  به امری ساده و مقرون به صرفه تبدیل می‌کند.

سیستم Ceph چگونه کار می‌کند؟

تصویر(1)

سف از چندین بخش مجزا تشکیل شده است که به طور هماهنگ با یکدیگر کار می‌کنند تا به طور کارآمد داده‌ها را ذخیره و مدیریت نمایند. این بخش‌ها عبارتند از:

1. مانیتورهای Ceph یا ceph-mon:

• وظیفه اصلی این بخش، رصد و ردیابی وضعیت node های موجود در کلاستر Ceph است.
• مانیتورها وضعیت هر node را بررسی می‌کنند تا از سلامت و فعال بودن آنها اطمینان حاصل نمایند.
• در صورت بروز مشکل برای یک node، مانیتورها آن را از کلاستر خارج نموده و به طور خودکار فرآیند جایگزینی آن را آغاز می‌کنند.

2. مدیران Ceph یا ceph-mgr:

• در کنار مانیتورها اجرا می‌شوند و وظایف مدیریتی و کنترلی را انجام می‌دهند.
• اطلاعات کاملی از وضعیت کلی کلاستر، عملکرد ذخیره‌سازی و مصرف منابع ارائه می‌کنند.
• رابط‌هایی را برای تعامل با سیستم‌های نظارتی و مدیریتی خارجی مانند Nagios یا Zabbix ارائه می دهند.

3. سرورهای متادیتا (ceph-mds):

• اطلاعات مربوط به ساختار فایل‌ها و دایرکتوری‌ها (متادیتا) را ذخیره می‌کنند.
• این اطلاعات شامل نام فایل‌ها، محل ذخیره‌سازی آنها و مجوزهای دسترسی است.
• سرورهای متادیتا نقش مهمی در عملکرد فایل سیستم Ceph ایفا می‌کنند و امکان دسترسی کارآمد به فایل‌ها را برای کاربران فراهم می نمایند.

4. دیسک‌های ذخیره‌سازی آبجکت (ceph-osd):

• وظیفه اصلی آنها ذخیره‌سازی داده‌ها است.
• از هارد دیسک‌ها یا درایوهای SSD برای ذخیره‌سازی داده‌ها به صورت تکه‌های مجزا (object) استفاده می‌کنند.
• برای افزایش قابلیت اطمینان و پایداری، داده‌ها به طور خودکار در چندین دیسک ذخیره‌سازی مختلف کپی می‌شوند.

5. RESTful gateways  یا ceph-rgw:

• رابطی را برای دسترسی به لایه ذخیره‌سازی آبجکت Ceph از طریق پروتکل RESTful ارائه می‌کنند.
• این رابط با OpenStack Swift API سازگار است، بدان معنا که Ceph را می‌توان به طور یکپارچه با سایر ابزارها و برنامه‌های ابری مانند OpenStack استفاده کرد.

نحوه تعامل بخش‌های مختلف:

• زمانی که یک کاربر فایلی را در سیستم Ceph نگهداری می‌کند، ابتدا متادیتای مربوط به آن توسط سرورهای متادیتا ذخیره می‌شود.
• سپس محتوای فایل به تکه‌های کوچک (object) تقسیم شده و روی دیسک‌های ذخیره‌سازی آبجکت توزیع می‌شود.
• در نهایت، رابط RESTful این امکان را برای کاربر فراهم می کند تا به فایل از طریق برنامه‌ها یا رابط‌های مختلف مانند رابط وب، دسترسی داشته باشد.

یک کلاستر ذخیره‌سازی سف در واقع مجموعه‌ای از دستگاه‌های ذخیره‌سازی (حداقل دو دستگاه) است که به همراه یک یا چند مانیتور (ceph-mon) کار می‌کنند. آن را به عنوان یک استخر ذخیره‌سازی عظیم در نظر بگیرید که می‌تواند هزاران دستگاه را در خود جای دهد. 

اما نکته کلیدی در مورد Ceph این است که از رویکردی منحصر به فرد برای ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌کند. برخلاف سیستم‌های سنتی که داده‌ها را به صورت فایل ذخیره می‌کنند، سف داده‌ها را به واحدهای کوچک‌تر به نام "object" تقسیم می‌کند.

نرم‌افزار قدرتمندی به نام RADOS در سف مدیریت این object را بر عهده دارد و به عنوان پایه‌ای برای قابلیت‌های پیشرفته‌ای مانند فایل سیستم Ceph و دستگاه‌های بلوکی RADOS عمل می‌کند. بنابراین، زمانی که شما از فایل سیستم یا دستگاه‌های بلوکی Ceph استفاده می‌نمایید، در حال خواندن و نوشتن داده‌ها از این استخر بزرگ object هستید.

مراحل ذخیره‌سازی داده در Ceph

تصویر(2)

هنگامی که کاربر یا یک برنامه قصد ذخیره‌سازی داده‌ ای در سیستم سف را دارد، مراحل زیر طی می‌شود:

1. ابتدا کلاینت با یکی از مانیتورهای Ceph ارتباط برقرار می کند تا موقعیت مناسب‌ترین OSD (Object Storage Daemon) را دریافت نماید.
2.  سپس کلاینت داده‌ها را مستقیما به OSD مورد نظر ارسال می‌کند.
3. OSD داده‌ها را به صورت object کوچک ذخیره نموده و آنها را در دیسک‌های محلی خود نگهداری می‌کند.
4. سرویس MDS (Metadata Server) نیز متادیتای مربوط به این object را ذخیره می‌نماید.
5. در نهایت، مانیتورهای Ceph از وضعیت این object و OSDها در کل کلاستر ذخیره‌سازی آگاه می‌شوند و اطلاعات خود را بروز می‌کنند.

این فرآیند به سف امکان می‌دهد تا داده‌ها را به صورت توزیع‌شده و قابل اعتماد در سراسر کلاستر ذخیره‌سازی، نگهداری نماید.

مراحل بازیابی داده در Ceph

فرآیند بازیابی داده در سیستم Ceph شامل مراحل زیر است:

1. ارتباط با MDS: زمانی که یک کلاینت نیاز به بازیابی داده دارد، ابتدا با یکی از سرورهای متادیتا (MDS) ارتباط برقرار می کند. وظیفه MDS یافتن محل ذخیره‌سازی object مورد نظر در کلاستر Ceph است.
2. برقراری ارتباط با OSD ها: بعد دریافت اطلاعات محل ذخیره‌سازی از MDS، کلاینت با OSD هایی که object را در دیسک‌های محلی خود ذخیره کرده‌اند، ارتباط برقرار می‌کند.
3. بازیابی و ارسال داده: OSD ها داده‌های مربوط به object را از دیسک‌های محلی خود بازیابی نموده و سپس این داده‌ها را از طریق شبکه به کلاینت ارسال می کنند.

مزایای Ceph:

• مقیاس‌پذیری بالا: Ceph به گونه‌ای طراحی شده است که با اضافه کردن node های جدید به کلاستر، گسترش یابد. این قابلیت، آن را به یک انتخاب ایده‌آل برای سازمان‌هایی تبدیل می‌کند که حجم داده‌های آنها در حال رشد است و نیاز به مکانیزم ذخیره‌سازی انعطاف‌پذیری دارند تا بتواند با نیازهایشان سازگار شود.
   
• قابلیت اطمینان بالا: با تکثیر داده‌ها روی چندین دیسک و node، از داده‌ها در برابر خرابی‌های سخت‌افزاری محافظت می‌ نماید. این امر تضمین می‌کند که اطلاعات شما حتی با بروز مشکل در دیسک یا یک node خاص، همیشه در دسترس باشد.
   
• کارایی بالا: Ceph از الگوریتم‌های پیشرفته ذخیره‌سازی و بازیابی داده برای ارائه سرعت و کارایی استثنایی استفاده می‌کند. این امر به کاربران امکان می‌دهد تا سریع و کارآمد به داده ها دسترسی داشته باشند، حتی زمانی که با حجم کاری سنگین روبرو هستند.
   
• هزینه پایین: سف یک سیستم متن‌باز است و می‌تواند روی سخت‌افزار ارزان‌قیمت اجرا شود.
• قابلیت انعطاف‌پذیری: Ceph می‌تواند برای ذخیره‌سازی انواع مختلف داده‌ها، از جمله داده‌های ساختار یافته، غیرساختاریافته و بلوکی استفاده شود.

موارد استفاده از Ceph

Ceph به دلیل ویژگی‌های برجسته‌ای همچون مقیاس‌پذیری، قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری بالا، دامنه وسیعی از کاربردها را ارائه می‌دهد.

در ادامه برخی از رایج‌ترین موارد استفاده از سف ذکر شده است:

• ذخیره‌سازی ابری: سف یک پلتفرم محبوب برای ذخیره‌سازی ابری به شمار می رود. Ceph می‌تواند برای ذخیره‌سازی انواع مختلف داده‌ها، از جمله داده‌های برنامه‌ها، وب و پشتیبان استفاده شود.
• ذخیره‌سازی HPC (در محیط‌های محاسباتی با کارایی بالا): Ceph از قابلیت مقیاس‌پذیری بالایی برخوردار است که آن را به یک انتخاب ایده‌آل برای ذخیره‌سازی داده‌های محیط HPC تبدیل می‌کند.
• ذخیره‌سازی پشتیبان: سف از قابلیت اطمینان بالا و مکانیزم‌های همسان سازی قدرتمندی برخوردار است که آن را به یک انتخاب مناسب برای ذخیره‌سازی پشتیبان داده‌های حساس و مهم تبدیل می‌کند.
• ذخیره‌سازی رسانه: Ceph می‌تواند برای ذخیره‌سازی حجم عظیمی از داده‌های رسانه ای همچون ویدیو، تصاویر و صدا استفاده شود.
• ذخیره‌سازی ترکیبی: سف می‌تواند برای ایجاد یک سیستم ذخیره‌سازی ترکیبی از چندین نوع درایو مختلف، مانند SSD ها، HDD ها و حافظه فلش استفاده شود.

نتیجه گیری

Ceph یک سیستم ذخیره‌سازی توزیع‌شده، مقیاس‌پذیر و متن‌باز است که راه‌حلی ایده‌آل برای ذخیره‌سازی داده‌ها در مقیاس‌های بزرگ محسوب می شود. این پلتفرم با استفاده از کلاستر‌بندی سرورها، می‌تواند حجم عظیم داده‌ها را به طور کارآمد ذخیره و مدیریت نماید.