开放通道SSD 是近年来提出的一种固态硬盘架构，该架构将SSD FTL上移到主机端，SSD上的数据布局和垃圾回收由存储系统软件控制，可以提供更加稳定的读写性能。
本项目在Ceph BlueStore 的基础上，针对开放通道 SSD 的特点，开发实现了面向开放通道SSD的OC-BlueStore，简化了对象数据读写流程，添加了新的设备访问层代码，并能在实际开放通道SSD上运行。OC-BlueStore针对Ceph的RBD应用场景，可以实现在垃圾回收时不产生数据迁移，从而提高Ceph RBD 设备的性能稳定性，并可以基于通道隔离机制，缓解多租户共享SSD时的读写干扰。
主要技术OC-BlueStore架构
OC-BlueStore 基于原始BlueStore ，保留了RocksDB作为元数据存储，同时简化了写入流程，以append-only方式写入数据，实现了基于顺序分配的逻辑块分配器。针对开放通道SSD 开发了新的 Device Access Layer，负责维持Segment Page的状态，完成请求LBA到SSD PPA的静态映射，以及设备的打开/关闭等功能。
LBA stripe机制
将SSD通道静态划分成不同分区供不同存储实例（OSD）使用，通过LBA stripe机制实现。写请求以4nK粒度按照RAID0方式在SSD的不同LUN上条带化，地址映射的输入是一个LBA，一个起始channel号和一个结束channel号，输出是开放通道SSD 的 PPA。写请求LBA 到不同通道PPA 的映射如图所示。该方式可以增加SSD通道使用的并发性，提升存储系统性能。此外，还可以按照通道粒度划分成不同分区供不同存储实例使用，从而减少不同存储实例间的读写干扰，保证性能隔离。
软件定义垃圾回收
OC-BlueStore实现软件定义垃圾回收，由单独的一个 GC 线程实现垃圾回收。OC-BlueStore运行时，当由写事务产生的待释放空间大小超过一定阈值时，唤醒GC线程，根据相应的垃圾回收策略，选中满足擦除条件的段，进行整段擦除操作，有效避免垃圾回收的不可控，并减少垃圾回收的读写干扰。
项目特点面向多租户的性能隔离
采用两个fio模拟两个租户，一个在RBD上进行4KB随机读取，一个在RBD上进行 128KB顺序写入，测量4KB读请求的IOPS和延迟，结果按纯读请求时的IOPS和延迟数据进行归一化。
采用基于通道的租户隔离机制后，OC-BlueStore的归一化 4K读请求IOPS与纯读时的IOPS基本保持一致，而传统Ceph BlueStore的IOPS 仅为纯读时的50%左右。
OC-BlueStore的归一化 4K 读延迟与纯读时的延迟基本相同，其中中位数延迟和99分位延迟归一化结果都在1.0左右，99.9%尾延迟的归一化结果是1.2左右，略高于纯读时的结果。传统Ceph BlueStore的延迟因为有其他租户写请求的干扰，延迟增加了1~1.5倍。
降低Ceph系统性能抖动
在连续高负载顺序写入时，基于OC-BlueStore的写入曲线非常平滑。但是基于传统Ceph的写入，由于内部垃圾回收与SSD数据迁移会导致明显的带宽跌落，其谷值带宽仅为正常写入带宽的30%左右。
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