Ceph está diseñado para ser escalable y no tener un único punto de falla. El monitor (MON), el demonio de almacenamiento de objetos (OSD) y los servidores de metadatos (MDS) son tres demonios clave (proceso de Linux) en el clúster de Ceph. Por lo general, un clúster de Ceph tendrá tres o más nodos de monitoreo para redundancia. Los monitores mantienen una copia maestra de los mapas de clúster, lo que permite a los clientes de Ceph comunicarse directamente con OSD y MDS. Estos mapas son un estado de clúster crítico requerido para que los demonios de Ceph se coordinen entre sí. Los monitores también son responsables de administrar la autenticación entre demonios y clientes. Números impares de monitores mantienen el mapa de clúster usando un quórum. Este algoritmo evita el punto único de falla en el monitor y garantiza que su consenso sea válido. OSD es el demonio de almacenamiento de objetos para Ceph. Almacena datos, maneja la replicación de datos, la recuperación, reequilibrio y proporciona cierta información de supervisión a los monitores de Ceph mediante la comprobación de otros demonios OSD en busca de hart beat. Cada servidor de almacenamiento ejecuta uno o varios demonios OSD, uno por dispositivo de almacenamiento. Por lo general, se requieren al menos 3 OSD para lograr redundancia y alta disponibilidad. El demonio MDS administra los metadatos relacionados con los archivos almacenados en el sistema de archivos de Ceph y también coordina el acceso al clúster de almacenamiento de Ceph compartido. Puede tener varios MDS activos para redundancia y equilibrar la carga de cada MDS. Necesitará uno o más servidores de metadatos (MDS) solo cuando desee utilizar el sistema de archivos compartidos. Por lo general, se requieren al menos 3 OSD para lograr redundancia y alta disponibilidad. El demonio MDS administra los metadatos relacionados con los archivos almacenados en el sistema de archivos de Ceph y también coordina el acceso al clúster de almacenamiento de Ceph compartido. Puede tener varios MDS activos para redundancia y equilibrar la carga de cada MDS. Necesitará uno o más servidores de metadatos (MDS) solo cuando desee utilizar el sistema de archivos compartidos. Por lo general, se requieren al menos 3 OSD para lograr redundancia y alta disponibilidad. El demonio MDS administra los metadatos relacionados con los archivos almacenados en el sistema de archivos de Ceph y también coordina el acceso al clúster de almacenamiento de Ceph compartido. Puede tener varios MDS activos para redundancia y equilibrar la carga de cada MDS. Necesitará uno o más servidores de metadatos (MDS) solo cuando desee utilizar el sistema de archivos compartidos.

Ceph es almacenamiento escalable

En un sistema de almacenamiento tradicional, los clientes se comunican con un componente centralizado (por ejemplo, un adaptador de bus de host o una puerta de enlace), que es un único punto de entrada a un subsistema complejo. El controlador centralizado impone un límite tanto al rendimiento como a la escalabilidad, además de introducir un único punto de falla. Si el componente centralizado falla, todo el sistema también falla. Los clientes de Ceph obtienen el mapa de clúster más reciente de los monitores y usan el algoritmo CRUSH para calcular qué OSD en el clúster. Este algoritmo permite a los clientes interactuar con Ceph OSD directamente sin pasar por un controlador centralizado. El algoritmo CRUSH elimina la ruta única, lo que provoca la limitación de la escalabilidad. El clúster Ceph OSD proporciona a los clientes un grupo de almacenamiento compartido. Cuando necesite más capacidad o rendimiento, puede agregar un nuevo OSD para escalar el grupo. El rendimiento de un clúster de Ceph es linealmente proporcional al número de OSD. La siguiente imagen muestra los aumentos de IOPS de lectura/escritura si aumentamos el número de OSD.

La matriz de discos tradicional utiliza el controlador RAID para proteger los datos de fallas en el disco. La capacidad de una unidad de disco duro era de unos 20 MB cuando se inventó la tecnología RAID. Hoy en día, la capacidad del disco es tan grande como 16 TB. El tiempo para reconstruir un disco fallido en el grupo RAID puede demorar una semana. Mientras el controlador RAID está reconstruyendo la unidad fallida, existe la posibilidad de que un segundo disco falle al mismo tiempo. Si la reconstrucción lleva más tiempo, la probabilidad de perder datos es mayor.

Ceph recupera los datos perdidos en el disco fallido por todas las demás unidades en buen estado del clúster. Ceph reconstruirá solo reparará los datos almacenados en la unidad fallida. Si hay más discos en buen estado, el tiempo de recuperación será más corto.