地震观测数据分布式存储的研究与应用

李正　黎斌　董非非　查小惠　项月文

【摘 要】通过对ceph集群的三种接口的学习与实践，利用老旧的X86服务器，构建基于ceph的分布式存储系统，实现观测数据的分布式存储。

【关键词】ceph mds osd;文件系统;对象存储

中图分类号： TP333 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）20-0107-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.050

0 引言

地震观测数据具有数量大，连续性等特点，由于服务器存储空间的限制，我局往往通过数据刻盘的形式进行离线数据备份。但是数据的应用研究和共享往往需要连续的在线数据波形，这就对我局的数据存储提出了更高的要求。

传统存储能解决数据连续在线的问题，但是也存在一些弊端。首先是传统存储设备采购和维护成本高，其次是传统存储设备硬盘扩展到一定数量后，硬盘的读写效率会降低，影响用户体验。根据现有在硬件资源，经过比选后，作者对目前应用比较广泛的分布式存储系统Ceph进行研究，用于存储地震观测数据，以达到海量数据在线存储，高可用性、高并发访问的目的。

1 Ceph系统分析

图1 Ceph文件系统架构图

Ceph是一个可靠地、自动重均衡、自动恢复的分布式存储系统，根据场景划分可以将Ceph分为三大块，分别是对象存储、块设备存储和文件系统服务，本次主要研究文件系统服务。Ceph相比其它存储的优势点在于它不单单是存储，同时还充分利用了存储节点上的计算能力，在存储每一个数据时，都会通过计算得出该数据存储的位置，尽量将数据分布均衡，同时由于Ceph的良好设计，采用了CRUSH算法、HASH环等方法，使得它不存在传统的单点故障的问题，且随着规模的扩大性能并不会受到影响。

一套ceph集群通常由诺干个守护进程（Ceph Object Storage Device、OSD）、至少1个元数据服务器（Ceph Metadata Server、MDS）和一组监控组件（Monitor）组成，每个OSD就是一个存储节点，能够支持上千个存储节点的规模，达到PB级的数据容量。

2 研究思路

江西省地震局近期完成了技术系统和核心机房的升级改造，将大部分业务系统迁移到了私有云平台，有大部分老旧的物理服务器闲置，挑选几台服务器进行磁盘扩容，就可以搭建模拟环境进行部署。在客户端上部署最新的版地震台网数据处理系统（以下简称jppens程序），通过对jopens程序的修改，将连续的波形文件存储到分布式存储空间，用户可以通过其他客户端访问分布式存储空间，直接调用这部分连续的波形文件。当服务器发生故障，需要重装系统时，也不会丢失数据。

3 系统实现

测试环境准备了5台服务器，一台用于部署mon和mds等，1台作为客户端，3台作为osd节点，详情如表1。

为了集群更加稳定，建议用源码进行编译安装。源码下载地址为http：//download.ceph.com/tarballs/ceph_x.x.x.orig.tar.gz （x.x.x为版本号，建议下载最新版）。

（1）统一各服务器hosts文件，并运行服务器之间SSH免密码登录，hosts文件。

（2）将源码包上传到服务器后进行编译安装，主要步骤如下。

（3）根据配置架构图进行配置

配置的一个繁杂的过程，需要修改很多文件并初始化。编辑/etc/ceph/ceph.conf把，fsid、初始监视器主机名、初始监视器IP等信息加入到ceph主配置文件。

为集群创建密钥环、并生成监视器密钥，生成管理员密钥环，生成 client.admin 用户并加入密钥环ceph.client.admin.keyring。

初始化磁盘、准备并 激活OSD，将用于分布式集群存储的磁盘挂载到服务器。

（4）创建资源池并启动集群

配置完成后可以根据创建存储资源池，一个ceph文件系统需要至少2个RADOS存储资源池，一个用于存储数据，一个用于存储元数据。完成创建后在管理节点上启动服务，会自动将配置文件同步到其他节点，并后台进行相应的操作。

（5）常见的管理命令及挂载方式

ceph集群自带了强大的状态监控服务，通过命令可以查看集群的各种状态信息。常用的命令有：

为了数据传输安全，系统在编译安装时启用了cephx认证，所有在挂载时需要加上用户名和密钥，建议通过修改/etc/fstab方式进行内核驱动挂载。

（6）jopens程序的修改及部署

新版本的jopens程序是将实时波形以文件的形式存储到磁盘空间，在挂载了ceph集群数据资源池的服务器上部署jopens程序并进行修改，可以将实时波形存储到挂载目录。由于实时波形文件不同分量、不同时间段分开存放，会产生大量的小文件，而ceph适合用于海量小文件的存储。

4 结果与讨论

初步实现了地震观测数据的分布式存储，但是由于受条件限制，暂时未能在生产环境进行测试。系统除了需要进行功能测试外，还需要进行压力测试。

【参考文献】

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