Sheepdog: EBS开源的高性能分布式块存储系统详解

Sheepdog是一个开源的块级存储解决方案，用于为虚拟机提供高可用性和可扩展性。它最初是Amazon Elastic Block Store (EBS)的一种开源实现，设计目标是在大规模环境中支持数百台服务器，具备快照、克隆等高级存储特性。Sheepdog的设计分为三个核心组件： 1. **QEMU block driver**：作为客户端，嵌入在KVM虚拟机中，负责模拟块设备，使得虚拟机可以像访问物理硬盘一样使用Sheepdog提供的存储。 2. **对象存储层**：这是Sheepdog的核心，由Object Storage Gateway和Object Manager两部分组成。Gateway接收来自QEMU block driver的请求，通过一致性哈希算法确定数据的存储位置，并将请求路由到相应的节点。Object Manager则负责本地对象的存储管理和读写操作。 3. **集群管理**：基于Corosync实现，确保所有节点看到一致的集群状态，处理节点加入、退出和故障检测，以及全局操作如创建volume和加锁时的同步。 在数据结构上，Sheepdog将Volume划分为VDI（Virtual Disk Image）的4M大小DataObject，并将元数据存储在VDIObject中。每个volume最多有16M个DataObject，每个DataObject由64位ObjectID标识，包括对象类型、VDI标识和本地对象标识。一致性哈希技术使得数据分布均匀，当节点增删时，影响仅限于相邻节点，提高了数据的可用性和迁移效率。 **数据存储**方面，DataObject以文件形式独立存储，路径遵循特定的命名规则。这种设计使得数据冗余备份和故障恢复变得简单，同时保持了性能，因为每个DataObject都有多个副本，分布在对象ID所对应的一系列虚拟节点上。 Sheepdog通过巧妙地利用对象存储和一致性哈希技术，提供了高可用性和性能优化的虚拟块存储解决方案，适用于大规模虚拟化环境。其核心组件的协同工作，使得存储管理更加高效，并且适应性强，能够有效应对节点变动和数据迁移需求。