Ceph storage چیست؟ بررسی ویژگی‌ها، مزایا و معایب

Ceph storage چیست و چگونه کار می‌کند؟ مزایا و معایب ذخیره‌سازی Ceph چیست؟ در این مطلب از ابر زس با این راهکار ذخیره‌سازی آشنا می‌شویم.

Ceph storage یک راهکار ذخیره‌سازی توزیع‌شده است که برای ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌ها در یک رایانش ابری یا سرورهای مختلف استفاده می‌شود. Ceph از فضای ذخیره‌سازی استوریج موجود روی سرورهای شبکه محلی استفاده می‌کند و این امکان را به شما می‌دهد تا واحدهای ذخیره‌سازی متعدد را به صورت یکپارچه در نظر بگیرید و در آن‌ها داده‌ها را توزیع کنید.

تاریخچه Ceph storage

قبل از اینکه به این موضوع بپردازیم که Ceph storage چیست بهتر است مروری بر تاریخچه Ceph داشته باشیم. Ceph برای اولین بار توسط «سیج وِیل» در دانشگاه کالیفرنیا، معرفی شد. این پروژه نتیجه سال‌ها تحقیق اساتید و دانشجویان فارغ‌التحصیل در این دانشگاه بود. پروژه متن‌باز Ceph در سال ۲۰۰۴ شروع شد، سپس در سال ۲۰۰۶ به عنوان یک نرم‌افزار اوپن‌سورس در دسترس کاربران قرار گرفت. در نهایت در سال ۲۰۱۲، استارتاپ Inktank نسخه تجاری Ceph را منتشر کرد.

شرکت Red Hat در سال ۲۰۱۴، استارتاپ Inktank را به قیمت ۱۷۵ میلیون دلار خریداری کرد. وِیل نقش طراح اصلی Ceph را در Red Hat بر عهده گرفت. در حال حاضر شرکت‌های  Red Hat و SUSE LLC نسخه‌های مبتنی بر اشتراک و پشتیبانی تجاری Ceph را به فروش می‌رسانند. علاوه بر این، شرکت‌هایی از جمله فوجیتسو، سوپر مایکرو و سن‌دیسک (زیر مجموعه وسترن دیجیتال) سخت‌افزارهای طراحی شده برای پیاده‌سازی نرم‌افزار Ceph را ارائه می‌کنند.

ذخیره‌سازی Ceph چیست؟

اکنون که به طور مختصر با تاریخچه Ceph آشنا شدید، بیایید بررسی کنیم که مفهوم Ceph storage چیست. Ceph یک نرم‌افزار منبع‌باز رایگان است که به کاربران سرور ابری یک راه‌حل ذخیره‌سازی خوشه‌ای مقیاس‌پذیر و قابل‌اعتماد بر اساس فایل، بلاک یا آبجکت استوریج ارائه می‌دهد. این نرم‌افزار تعدادی سرور ذخیره‌سازی را به یکدیگر متصل می‌کند که هر کدام حاوی تعداد زیادی هارددیسک یا SSD هستند. سیستم ذخیره‌سازی Ceph قابلیت تحمل خطا (fault-tolerant)، لود بالانسینگ، تکثیر داده‌ها (Data Replication) و ارائه قابلیت افزایش سطح دسترسی (HA) را دارد.

Ceph storage سعی می‌کند هزینه‌های یک سازمان را کاهش دهد و از حذف و پاک شدن داده‌ها جلوگیری کند. همچنین، هدف آن اجرای عملیات به صورت کاملاً توزیع شده و بدون خطا است و قابلیت مقیاس‌پذیری تا سطح بسیار بزرگ را دارد.

کلاسترهای Ceph storage

Ceph storage نیاز  به چندین سرور متصل به هم دارد که مجموعه آنها به عنوان کلاستر شناخته می‌شود. هر یک از این سرورها که از طریق شبکه به هم متصل شده‌اند، یک نود نام دارند.

کلاسترهای ذخیره‌سازی Ceph، ساختاری است که روی سخت‌افزارهای معمول و در دسترس راه‌اندازی می‌شود و قابلیت ذخیره‌سازی داده‌ها را به صورت توزیع شده و مقیاس‌پذیر فراهم می‌کند. Ceph storage از الگوریتم CRUSH (مخفف Controlled Replication Under Scalable Hashing) بهره می‌برد تا اطمینان حاصل شود که دیتا به صورت مساوی بین کلاسترهای توزیع شده و تمامی نودهای کلاسترها می‌توانند داده‌ها را به سرعت و بدون گلوگاهی در مرکز، بازیابی می‌شوند و در دسترس هستند.

با استفاده از کلاسترهای Ceph storage، می‌توانید داده‌ها را به صورت ایمن و قابل اطمینان ذخیره و به راحتی آنها را بازیابی کنید. این تکنولوژی برای کاربردهای مختلفی مانند ذخیره‌سازی مبتنی بر آبجکت، فایل‌ها و بلاک‌های ذخیره‌سازی مناسب است. برای آشنایی بیشتر با انواع روش‌های ذخیره‌سازی فایل، بلاک و آبجکت می‌توانید مطلب زیر را مطالعه کنید:

بیشتر بخوانید: فضای ذخیره سازی ابری چیست؟

Ceph چگونه کار می‌کند و معماری Ceph storage چیست؟

Ceph یک سیستم ذخیره‌سازی توزیع‌شده است که با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته و قابل تنظیم، داده‌ها را در سرورهای مختلفی که به صورت یک کلاستر عمل می‌کنند، توزیع می‌کند. این سرورها به صورت فیزیکی یا مجازی می‌توانند در شبکه‌‌های محلی یا ابری قرار گرفته باشند.

برخی از مهم‌ترین وظایفی که بین نودهای داخل شبکه توزیع می‌شود شامل موارد زیر هستند:

نودهای مانیتور (ceph-mon): این نودها عمدتا وظیفه پایش وضعیت نودها در کلاستر به ویژه دستگاه‌های آبجکت استوریج، سرورهای متادیتا و سرورهای مدیریتی را به عهده دارند. برای این‌که از حداکثر پایداری اطمینان حاصل شود، پیشنهاد می‌شود حداقل ۳ نود مانیتور راه‌اندازی گردد.

دستگاه آبجکت استوریج (ceph-osd): یک اپلیکیشن فعال در پس‌زمینه برای مدیریت دیتای واقعی است و مسئولیت دخیره‌سازی، تکثیر و بازیابی دیتا را به عهده دارد. برای هر کلاستر پیشنهاد می‌شود حداقل ۳ OSD پیاده‌سازی شود.

مدیران (ceph-mgr): نودهای مدیر به منظور مدیریت وضعیت لود سیستم، میزان مصرف استوریج و ظرفیت نودها در کنار نودهای مانیتور فعالیت می‌کنند.

سرورهای متادیتا (ceph-MDS): این سرورها کمک می‌کنند که متادیتاهایی از جمله نام فایل، مسیر ذخیره‌سازی و زمان فایل‌های ذخیره‌شده تحت فایل‌سیستم CephFS ذخیره شوند.

نمونه‌هایی از کاربرد Ceph برای ذخیره‌سازی مبتنی بر بلاک و آبجکت

Ceph در درجه اول برای اجرای روان روی سخت‌افزارهای سرور همه منظوره طراحی شده است. Ceph storage از یک معماری انعطاف‌پذیر بهره می‌برد که به لطف آن ایجاد و نگهداری از کلاسترهای داده در مقیاس بسیار بالای پتابایت تا اگزابایت به صورت به‌صرفه و اقتصادی فراهم شده است.

بسیاری از راهکارهای ذخیره‌سازی حجم بالای دیگر، به سرعت با مشکل کاهش شدید توان عملیات یا مشکل کاهش IOPS (میزان عملیات ورودی و خروجی استوریج در ثانیه) مواجه می‌شوند و حتی این مشکل، قبل از پیش آمدن معضل کمبود فضای ذخیره‌سازی پیش می‌آید. اما راهکار مقابله با این مشکل در Ceph storage چیست؟ در Ceph کارایی و ظرفیت به طور جداگانه امکان افزایش مقیاس را دارند و همین ویژگی موجب می‌شود بتوان Ceph را بر اساس نیازها (از جمله اولویت کارایی یا ظرفیت)، به صورت بهینه‌تر پیکربندی کرد.

کاربردهای Ceph در بلاک استوریج

• برخی از کاربردهای پیاده سازی Ceph در بلاک استوریج شامل این موارد هستند:
• پیاده‌سازی بلاک استوریج انعطاف‌پذیر روی محیط ابری
• ایجاد فضای ذخیره‌سازی مورد نیاز Volumeهای ماشین‌های مجازی برای اجرای روان ماشین‌ها
• فضای ذخیره‌سازی برای شِیرپوینت، اسکایپ و دیگر اپلیکیشن‌های ویژه همکاری تیمی
• استوریج اولیه برای MY-SQL و دیگر اپلیکیشن‌های دیتابیس مشابه SQL
• سیستم‌های ویژه تست توسعه‌دهندگان
• فضای ذخیره‌سازی برای اپلیکیشن‌های مدیریت آی‌تی

کاربردهای Ceph در آبجکت استوریج

• فراهم کردن امکان اسنپ‌شات از Volume‌های ماشین‌های مجازی
• سرویس‌های مخازن فایل‌های صوتی، تصویری و ویدیو
• نگهداری فایل‌های ایمیج ISO و سرویس‌های ذخیره‌سازی
• بکاپ و آرشیو کردن دیتا
• پیاده‌سازی سرویس‌هایی مشابه دراپ‌باکس در سازمان‌ها
• پیاده‌سازی سرویس‌های مبتنی بر آبجکت S3 روی محیط ابری

ویژگی‌های Ceph storage

در این بخش از Ceph storage چیست قصد داریم به معرفی ویژگی‌های این سیستم ذخیره‌سازی بپردازیم.

مدیریت آسان

Ceph با کاهش هزینه‌های سازمان، به طور پیوسته مقیاس‌پذیری را فراهم می‌کند. نودهای Ceph به طور همزمان و پویا، داده‌ها را توزیع و ارتباط مؤثری بین آنها برقرار می‌کنند. مانیتورهای Ceph نیز به صورت مداوم این گره‌ها را نظارت می‌کنند تا از دسترسی همیشگی به آنها اطمینان حاصل شود.

مقیاس‌پذیری

Ceph توزیع و تکثیر داده‌ها را با استفاده از یک راه‌حل ذخیره‌سازی مقیاس‌پذیر، ممکن می‌کند. اگر داده‌های شما بیشتر از حد مجاز کلاستر Ceph باشند که در ابتدا پیکربندی شده بود، می‌توانید به راحتی با اضافه کردن هارددیسک‌ها، SSDها یا سرورها، ظرفیت را افزایش ‌دهید.

تضمین ایمنی و بازیابی داده‌ها

سیستم ذخیره‌سازی Ceph با به‌روزرسانی داده‌ها روی دیسک،  امنیت داده‌ها در برابر هر نوع خطا را تضمین می‌کند. به‌طور سریع، مانیتورینگ Ceph تخلفات و ناهنجاری‌ها را در محیط توزیع شده شناسایی و رفع می‌کند.

علاوه بر این، ذخیره‌سازی Ceph به شما این امکان را می‌دهد که به منظور حفاظت بیشتر از داده‌ها، رمزگذاری را پاک یا تکرار کنید.

افزایش دسترسی‌پذیری

سرورهای ذخیره‌سازی Ceph برای اطمینان از افزایش دسترسی‌پذیری، رونوشت‌هایی را روی سایر گره‌های Ceph ایجاد می‌کنند. همچنین Ceph storage تحمل خطا دارد و از چندین دیسک روی سرورهای متعدد برای ارائه یک خوشه ذخیره‌سازی واحد، استفاده می‌کند؛ بنابراین دسترسی به داده‌ها همیشه امکان‌پذیر است.

مزایا و معایب Ceph Storage چیست؟

سیستم Ceph storage مانند هر سیستم دیگری دارای مزایا و معایبی است که در ادامه به برخی از مهم‌ترین آنها اشاره می‌کنیم:

مزایای Ceph storage

سادگی نصب و راه‌اندازی

استفاده از یک سیستم ذخیره‌سازی مبتنی بر نرم‌افزار طاقت‌فرسا است. با این حال، این نباید دلیلی برای نگرانی استفاده Ceph باشد؛ زیرا با استفاده از سیستم ذخیره‌سازی Ceph، شما مجبور نیستید هزینه‌های مدیریت چندین سرویس ذخیره‌سازی را از طریق فناوری‌ها و APIهای مختلف متحمل شوید. همچنین Ceph storage یک معماری کاملاً توزیع شده را ارائه می‌دهد که یکپارچگی سریع با زیرساخت‌های گسترده‌تر مانند کوبرنتیز و اوپن استک را امکان‌پذیر می‌کند.

قیمت مناسب

سیستم ذخیره‌سازی Ceph از قیمت بسیار مناسبی برخوردار است و البته می‌توان آن را به صورت رایگان هم روی سخت‌افزار دلخواه پیاده‌سازی کرد. این امر  به سازمان‌ها و کسب‌وکارها کمک می‌کند تا هزینه‌های ذخیره‌سازی داده‌ها را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهند. همچنین Ceph روی سرورهای سخت افزاری اجرا می‌شود که به کاهش هزینه‌ها نیز کمک می‌کند.

تطبیق‌پذیری

ذخیره‌سازی Ceph برای مشاغل و سازمان‌ها مختلف ایده‌آل است؛ زیرا این سیستم ذخیره‌سازی می‌تواند با هر حجم کاری و بر اساس نیاز شما رشد، گسترش یا کاهش یابد.

مقیاس‌پذیری

از ویژگی‌های بارز Ceph، مقیاس‌پذیری است. می‌توان تعداد بسیار بالایی از کلاسترهای ذخیره‌سازی Ceph را ایجاد کرد تا به‌صورت پویا داده‌ها را توزیع و تکثیر کنند.

امکان استفاده از SSD یا HDD

Ceph Storage به شما امکان می‌دهد از HDD و SSD در یک سیستم استفاده کنید.

مستندات کامل و در دسترس

ارائه دهنده Ceph، مستندات بسیار خوبی را برای راه‌اندازی آن در اختیار کاربران قرار داده است.

امکان تعامل با هر برنامه مدیریت فایل

Ceph می‌تواند تقریباً با هر برنامه‌ای که برای مدیریت فایل‌ها ایجاد شده است تعامل داشته باشد.

معایب Ceph storage

سیستم ذخیره‌سازی Ceph علاوه بر مزایایی که ارائه می‌دهد، معایبی نیز دارد. این معایب شامل موارد زیر می‌شود:

نیاز به شبکه جامع

برای اینکه بتوانید از تمام قابلیت‌های Ceph استفاده کنید، به یک شبکه جامع نیاز دارید.

پیاده‌سازی زمان‌بر

راه‌اندازی ذخیره‌سازی Ceph نسبتاً زمان‌بر است و گاهی اوقات کاربر نمی‌تواند کاملاً مطمئن باشد که داده‌ها از نظر فیزیکی در کجا ذخیره می‌شوند.

سخن پایانی

در این مقاله به این موضوع پرداختیم که مفهوم Ceph storage چیست و چه ویژگی‌ها و مزایا و معایبی دارد.

باتوجه‌به اینکه داده‌ها تقریباً در هر کسب‌وکاری در کانون توجه قرار دارند، انتخاب بستر ذخیره‌سازی مناسب اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند. فضای ذخیره‌سازی Ceph به‌گونه‌ای طراحی شده است که دسترسی به داده‌ها و برنامه‌های تجاری را آسان می‌کند.