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分散ストレージ ソフトウェア Ceph(セフ)とは

Cephはオープンソースの分散ストレージソフトウェアです。2004年以前からカリフォルニア大学サンタクルーズ校(UCSC)で開発され、2006年にオープンソース化されました。同校のマスコットキャラクターが頭足類をモチーフとしていることから、タコなどの頭足類を意味するcephalopodからCephと名付けられました。タコの足が同時並行的に動作する様子を示唆していると言われています。

Ceph ロゴ

Cephには、次のような特長があります。

  • 柔軟なアクセス方式:用途に応じて、オブジェクト単位だけでなく、ブロック単位、ファイル単位でアクセスが可能
  • 優れた拡張性:1万台の装置、EB(エクサバイト、PB:ペタバイトの1,000倍)規模の容量に容易にスケールアウト、スケールアップが可能なアーキテクチャー
  • 高信頼性:メタデータサーバを使わずにアルゴリズムによりデータを配置するためパフォーマンスが高く、構成変更時のデータ移動が少なく済み障害時など業務への影響が小さい

柔軟なアクセス方式

オブジェクト、ブロック、ファイルでのアクセスを可能にするCephのアーキテクチャー

Cephは、オブジェクトストアであるCephストレージクラスタと、クライアントからデータにアクセスするための機能から構成されます。

Cephのアーキテクチャー

クライアントは次の3種類の方法でCephストレージクラスタにアクセス可能です。

  • RADOSGW(RADOS Gateway):オブジェクト単位でのアクセスを提供する。Amazon S3やOpenStackのSwiftと互換性がある。
  • RBD(RADOS Block Device):仮想マシンやLinuxカーネルなどのクライアントからブロック単位でのアクセスを行うためのブロックデバイス
  • Ceph FS(Ceph File System):POSIX(Portable Operating System Interface)互換の分散ファイルシステムであり、ファイル単位でのアクセスを可能にする

優れた拡張性と高信頼性

オブジェクトストレージ基盤を提供するCephストレージクラスタ(RADOS)

Cephストレージクラスタは、Cephの土台となるオブジェクトストレージ基盤です。RADOS(Reliable Autonomic Distributed Object Store)という技術をベースとしており、モニタおよびOSD(Object Storage Device)という2種類のコンポーネントで構成されます。

Cephストレージクラスタ(RADOS)の構成

モニタは、Cephストレージクラスタの構成情報であるクラスタマップをもとに、OSDの構成、クラスタ管理、状態監視を行います。モニタを複数用意して冗長化することも可能です。その際には、Paxosという合意アルゴリズムのもとで多数決が成立するように奇数個のモニタを用意し、各モニタが保持するクラスタマップの内容を正しく維持・更新できるようにします。

OSDは、ハードディスクやRAIDと1対1で対応し、オブジェクトの配置の管理、実ストレージへのデータの読み書き、データの冗長化などを行います。OSDを追加していくことで、容易にスケールアウトが可能です。

クライアントは、モニタからクラスタマップ取得し、その情報をもとにCRUSH(Controlled Replication Under Scalable Hashing)アルゴリズムでオブジェクトの格納先を計算し、該当するOSDにアクセスします。配置情報を中央で管理するサーバが不要である分、効率的でパフォーマンスが高く、単一障害点が排除されるため、可用性が向上します。

CRUSHアルゴリズムによりオブジェクトの格納先を計算

IoT・ビッグデータ時代に最適なストレージを実現

このように、Cephは柔軟なアクセス方式、優れた拡張性、高パフォーマンス、高信頼性を実現する設計になっており、Cephを使うことで高可用性ストレージシステムを構築することができます。オープンソースソフトウェアであり、Linux上で動作するため、任意のハードウェアに実装可能です。今後は、ビッグデータ時代に最適なストレージとして、普及していくことが考えられます。


富士通のETERNUS CD10000 ハイパースケールストレージは、「Ceph」を採用し大容量データを効率的に格納できる高信頼なペタバイト級のストレージです。「Ceph」の次世代のオープンスタンダードな分散ストレージ技術によりスケールが容易で、高信頼性・高性能なストレージを実現すると同時に、豊富な運用管理・保守機能を提供することで導入・運用負荷の大幅な低減を図っています。
また、富士通はCephコミュニティーに積極的に参画しています。性能向上グループへのエンジニアの参加、Ceph関連イベントでの弊社事例の紹介、製品開発で得られた成果や改良コードの提供など、今後もCephコミュニティーへの貢献を継続してまいります。

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掲載日:2016年3月28日

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