2.3. Ceph の配置グループ
何百万ものオブジェクトをクラスターに格納し、それらを個別に管理することは、リソースを大量に消費します。Ceph は配置グループ (PG) を使用して、大量のオブジェクトをより効率的に管理できるようにします。
PG は、オブジェクトのコレクションを含むために機能するプールのサブセットです。Ceph は、プールを一連の PG にシャードします。次に、CRUSH アルゴリズムはクラスターマップとクラスターのステータスを考慮し、PG をクラスター内の OSD に均等に、かつ疑似ランダムに分散します。
以下は、その仕組みです。
システム管理者はプールを作成すると、CRUSH はプールのユーザー定義の PG を作成します。通常 PG の数は、データの合理的に細分化されたサブセットになります。たとえば、1 プールの 1 OSD あたり 100 PG は、各 PG にプールのデータの約 1% が含まれていることを意味します。
Ceph が PG をある OSD から別の OSD に移動する必要がある場合に、PG の数はパフォーマンスに影響を与えます。プールの PG が少なすぎると、Ceph はデータの大部分を同時に移動し、ネットワークの負荷がクラスターのパフォーマンスに悪影響を及ぼします。プールに PG が多すぎると、Ceph は、データのごく一部を移動する際に CPU および RAM を過剰に使用するので、クラスターのパフォーマンスに悪影響を与えます。最適なパフォーマンスを実現するための PG の数の計算の詳細は、配置グループ数 を参照してください。
Ceph は、オブジェクトのレプリカを保存するか、オブジェクトのイレイジャーコードチャンクを保存することで、データの損失を防ぎます。Ceph は、オブジェクトまたはオブジェクトのイレイジャーコードチャンクを PG 内に格納するため、Ceph は、オブジェクトのコピーごとまたはオブジェクトのイレイジャーコードチャンクごとに、"動作セット" と呼ばれる OSD のセットに各 PG を複製します。システム管理者は、プール内の PG 数と、レプリカまたは消去コードチャンクの数を判断できます。ただし、CRUSH アルゴリズムは、特定の PG の動作セットに含まれる OSD を計算します。
CRUSH アルゴリズムおよび PGs は Ceph を動的にします。クラスターマップまたはクラスターの状態の変更により、Ceph が PG をある OSD から別の OSD に自動的に移動させる可能性があります。
以下にいくつか例を示します。
- クラスターの拡張: 新規ホストとその OSD をクラスターに追加すると、クラスターマップが変更されます。CRUSH は PG を OSD にクラスター全体に疑似ランダムに分散するため、新規ホストおよびその OSD を追加すると、CRUSH はプールの配置グループの一部をそれらの新規 OSD に再度割り当てます。つまり、システム管理者は、クラスターを手動でリバランスする必要はありません。また、新規の OSD には、他の OSD とほぼ同じ量のデータが含まれていることを意味します。これは、新規の OSD に新規作成の OSD が含まれていないことも意味し、クラスター内の "ホットスポット" を防ぎます。
- OSD 失敗: OSD が失敗すると、クラスターの状態が変わります。Ceph は、レプリカまたはイレイジャーコードのチャンクの 1 つを一時的に失い、別のコピーを作成する必要があります。動作セットのプライマリー OSD が失敗すると、動作セットの次の OSD がプライマリーになり、CRUSH は新規の OSD を計算して、追加のコピーまたはイレイジャーコードチャンクを格納します。
何十万もの PG のコンテキスト内で何百万ものオブジェクトを管理することで、Ceph Storage クラスターは効率的に拡張、縮小、および障害からの回復を行うことができます。
Ceph クライアントの場合は、librados を介した CRUSH アルゴリズムにより、オブジェクトの読み取りおよび書き込みプロセスが非常にシンプルになります。Ceph クライアントは単にオブジェクトをプールに書き込むか、プールからオブジェクトを読み取ります。動作セットのプライマリー OSD は、Ceph クライアントに代わって、オブジェクトのレプリカまたはオブジェクトのイレイジャーコードチャンクを動作セットのセカンダリー OSD に書き込むことができます。
クラスターマップまたはクラスターの状態が変更されると、OSD が PG を格納する CRUSH 計算も変更されます。たとえば、Ceph クライアントはオブジェクト foo をプール bar に書き込むことができます。CRUSH はオブジェクトを PG 1.a に割り当て、これを OSD 5 に保存します。これにより、OSD 10 および OSD 15 のレプリカがそれぞれ作成されます。OSD 5 が失敗すると、クラスターの状態が変わります。Ceph クライアントがプール bar からオブジェクト foo を読み込むと、librados 経由のクライアントは新しいプライマリー OSD として OSD 10 から自動的に取得されます。
librados を使用する Ceph クライアントは、オブジェクトの書き込みおよび読み取り時に、動作セット内でプライマリー OSD に直接接続します。I/O 操作は集中化ブローカーを使用しないため、ネットワークのオーバーサブスクリプションは通常、Ceph の問題ではありません。
以下の図は、CRUSH がオブジェクトを PG に割り当てる方法、および PG を OSD に割り当てる方法を示しています。CRUSH アルゴリズムでは、動作セットの各 OSD が別の障害ドメインに置かれるように PG を OSD に割り当てます。これは通常、OSD が常に別々のサーバーホストに置かれ、別のラックに置かれることを意味します。
