Cephは、スケーラブルであり、単一障害点がないように設計されています。モニター（MON）、オブジェクトストレージデーモン（OSD）、およびメタデータサーバー（MDS）は、Cephクラスターの3つの主要なデーモン（Linuxプロセス）です。通常、Cephクラスターには冗長性のために3つ以上のモニターノードがあります。モニターはクラスターマップのマスターコピーを維持します。これにより、CephクライアントはOSDおよびMDSと直接通信できます。これらのマップは、Cephデーモンが相互に調整するために必要な重要なクラスター状態です。モニターは、デーモンとクライアント間の認証の管理も担当します。奇数のモニターは、クォーラムを使用してクラスターマップを維持します。このアルゴリズムは、モニター上の単一障害点を回避し、それらのコンセンサスが有効であることを保証します。 OSDは、Cephのオブジェクトストレージデーモンです。データを保存し、データの複製、回復を処理し、リバランスし、他のOSDデーモンのハートビートをチェックすることにより、CephMonitorsにいくつかの監視情報を提供します。すべてのストレージサーバーは、ストレージデバイスごとに1つずつ、1つまたは複数のOSDデーモンを実行します。通常、冗長性と高可用性を実現するには、少なくとも3つのOSDが必要です。 MDSデーモンは、Cephファイルシステムに保存されているファイルに関連するメタデータを管理し、共有Cephストレージクラスターへのアクセスを調整します。冗長性を確保し、各MDSの負荷を分散するために、複数のアクティブなMDSを使用できます。共有ファイルシステムを使用する場合にのみ、1つ以上のメタデータサーバー（MDS）が必要になります。通常、冗長性と高可用性を実現するには、少なくとも3つのOSDが必要です。 MDSデーモンは、Cephファイルシステムに保存されているファイルに関連するメタデータを管理し、共有Cephストレージクラスターへのアクセスを調整します。冗長性を確保し、各MDSの負荷を分散するために、複数のアクティブなMDSを使用できます。共有ファイルシステムを使用する場合にのみ、1つ以上のメタデータサーバー（MDS）が必要になります。通常、冗長性と高可用性を実現するには、少なくとも3つのOSDが必要です。 MDSデーモンは、Cephファイルシステムに保存されているファイルに関連するメタデータを管理し、共有Cephストレージクラスターへのアクセスを調整します。冗長性を確保し、各MDSの負荷を分散するために、複数のアクティブなMDSを使用できます。共有ファイルシステムを使用する場合にのみ、1つ以上のメタデータサーバー（MDS）が必要になります。

Cephはスケーラブルなストレージです

従来のストレージシステムでは、クライアントは、複雑なサブシステムへの単一のエントリポイントである集中型コンポーネント（ホストバスアダプタやゲートウェイなど）と通信します。集中型コントローラーは、パフォーマンスとスケーラビリティの両方に制限を課すだけでなく、単一障害点を導入します。一元化されたコンポーネントがダウンすると、システム全体もダウンします。Cephクライアントは、モニターから最新のクラスターマップを取得し、CRUSHアルゴリズムを使用してクラスター内のOSDを計算します。このアルゴリズムにより、クライアントは集中型コントローラーを経由せずにCephOSDと直接対話できます。 CRUSHアルゴリズムは、スケーラビリティの制限を引き起こす単一パスを排除します。 Ceph OSDクラスターは、クライアントに共有ストレージプールを提供します。より多くの容量またはパフォーマンスが必要な場合は、新しいOSDを追加してプールをスケールアウトできます。Cephクラスターのパフォーマンスは、OSDの数に直線的に比例します。次の図は、OSDの数を増やすと読み取り/書き込みIOPSが増加することを示しています。

従来のディスクアレイは、RAIDコントローラーを使用してデータをディスク障害から保護します。RAID技術が発明されたとき、ハードディスクドライブの容量は約20MBでした。今日、ディスク容量は16TBにもなります。RAIDグループで障害が発生したディスクを再構築するのに1週間かかる場合があります。RAIDコントローラが故障したドライブを再構築している間、2番目のディスクが同時に故障する可能性があります。再構築に時間がかかると、データが失われる可能性が高くなります。

Cephは、クラスター内の他のすべての正常なドライブによって障害が発生したディスクで失われたデータを回復します。Cephは、故障したドライブに保存されているデータのみを再構築します。正常なディスクが多いほど、回復時間は短くなります。