DAOS 分布式异步对象存储｜数据平面

作者：羊村懒王 | 2024-04-13 21:11:16

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daos

DAOS 通过两个紧密集成的平面进行运转。数据平面处理繁重的运输操作，而控制平面负责进程编排和存储管理，简化数据平面的操作。

模块接口

I/O 引擎支持一个模块接口，该接口允许按需加载服务器端代码。每个模块实际上都是一个库，由 I/O 引擎通过 dlopen 动态加载。模块和 I/O 引擎之间的接口在 dss_module 数据结构中定义。

每个模块应指定：

模块名
daos_module_id 中的模块标识符
特征位掩码
一个模块初始化和销毁函数

此外，模块还可以选择配置：

在整个堆栈启动并运行后调用的配置和清理函数
CART RPC 处理程序
dRPC 处理程序

线程模型与 Argobot 集成

I/O 引擎是一个多线程进程，使用 Argobot 进行非阻塞处理。

默认情况下，每个 Target 都会创建一个 main xstream 和 no offload xstreams。offload xstream 的实际数量可以通过 daos_engine 命令行参数进行配置。此外，还创建了一个额外的 xstream 来处理传入的元数据请求。每个 xstream 都绑定到一个特定的 CPU 核心。main xstream 接收来自客户端和其他服务器的 Target 传入请求。一个特定的 ULT (User Level Thread) 会在网络和 NVMe I/O 操作方面提供帮助。

Thread-local Storage (TLS)

每个 xstream 分配的私有存储可以通过 dss_tls_get() 函数进行访问。

注册时，每个模块可以指定一个模块密钥，该密钥的数据结构大小将由 TLS 中的每个 xstream 进行分配。

dss_module_key_get() 函数的作用是：返回特定注册模块密钥的数据结构。

Incast Variable 集成

DAOS 使用 IV (incast variable) 在单个 IV 命名空间（组织结构为树）下的服务器之间共享值和状态。树的根节点称为 IV leader，服务器可以是叶子节点也可以是非叶子节点。

每个服务器都维护自己的 IV 缓存。在获取过程中，如果本地缓存不能完成请求，它会将请求转发给其父缓存，直到到达根缓存 (IV leader)。对于更新操作，服务器首先更新它的本地缓存，然后转发到它的父缓存，直到到达根缓存，然后将更改传播到其他的服务器。

IV 命名空间是属于每个 Pool 的，在 Pool 连接期间创建，在 Pool 断开连接期间销毁。

要使用 IV，每个用户需要在 IV 命名空间下注册自己以获得标识符，然后用户将使用这个 ID 来获取或更新自己在 IV 命名空间下的 IV 值。

dRPC 服务器

I/O 引擎包括一个 dRPC 服务器，它监听给定 Unix Domain Socket 上的活动。

有关 dRPC 的基础知识以及 Go 和 C 中的底层 API 的更多详细信息，请参阅 dRPC Documentation。

dRPC 服务器定期轮询传入的客户端连接和请求。它可以通过 struct drpc_progress_context 对象同时处理多个客户端连接，该对象管理监听 Socket 的 struct drpc 对象以及任何活动的客户端连接。

服务器在 xstream 0 自己的 ULT (User Level Thread) 中循环运行。dRPC Socket 已设置为非阻塞的，并且使用无超时轮询。这允许服务器在 ULT 中运行，而不是在自己的 xstream 中运行，预计该通道的流量相对较低。

dRPC 进程

drpc_progress 表示 dRPC 服务器循环的一次迭代。其工作流程如下：

在监听 Socket 和任何打开的客户端连接上同时进行超时轮询。
如果在客户端连接上看到任何活动：
1. 如果数据已输入：调用 drpc_recv 处理输入的数据。
2. 如果客户端已断开连接或连接被破坏：释放 struct drpc 对象并将其从 drpc_progress_context 中删除。
如果在监听器上发现任何活动：
1. 如果有新的连接进入：调用 drpc_accept 并将新的 struct drpc 对象添加到 drpc_progress_context 中的客户端连接列表中。
2. 如果有错误：将 -DER_MISC 返回给调用者。I/O 引擎中会记录该错误，但不会中断 dRPC 服务器循环。在监听器上获取到错误是意外情况。
如果没有看到任何活动，则将 -DER_TIMEDOUT 返回给调用者。这纯粹是为了调试目的，实际上，I/O 引擎会忽略此错误代码，因为缺少活动实际上并不是一种错误。

dRPC 处理程序注册

单个 DAOS 模块可以通过注册一个或多个 dRPC 模块 ID 的处理函数来实现对 dRPC 消息的处理。

注册处理程序很简单。在 dss_server_module 的字段 sm_drpc_handlers 中，静态分配一个 struct dss_drpc_handler数组，该数组的最后一项为零，以指示列表的结尾。将字段设置为 NULL 表示没有要注册的处理程序。当 I/O 引擎加载 DAOS 模块时，它将自动注册所有 dRPC 处理程序。

注意：

dRPC 模块 ID 与 DAOS 模块 ID 不同。
这是因为给定的 DAOS 模块可能需要注册多个 dRPC 模块 ID，具体数量取决于 DAOS 模块所涵盖的功能。
dRPC 模块 ID 必须是系统范围内唯一的，并且列在一个中心头文件 `src/include/daos/drpc_modules.h 中。

dRPC 服务器使用函数 drpc_hdlr_process_msg 来处理传入的消息。此函数检查传入消息的模块 ID，搜索处理程序。

如果找到处理程序，则执行该处理程序，并返回 Drpc_Response。
如果找不到，它将生成自己的 Drpc_Response，指示模块 ID 未注册。