Documentation/filesystems/ceph.rst

   1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2
   3 ============================
   4 Ceph Distributed File System
   5 ============================
   6
   7 Ceph is a distributed network file system designed to provide good
   8 performance, reliability, and scalability.
   9
  10 Basic features include:
  11
  12  * POSIX semantics
  13  * Seamless scaling from 1 to many thousands of nodes
  14  * High availability and reliability.  No single point of failure.
  15  * N-way replication of data across storage nodes
  16  * Fast recovery from node failures
  17  * Automatic rebalancing of data on node addition/removal
  18  * Easy deployment: most FS components are userspace daemons
  19
  20 Also,
  21
  22  * Flexible snapshots (on any directory)
  23  * Recursive accounting (nested files, directories, bytes)
  24
  25 In contrast to cluster filesystems like GFS, OCFS2, and GPFS that rely
  26 on symmetric access by all clients to shared block devices, Ceph
  27 separates data and metadata management into independent server
  28 clusters, similar to Lustre.  Unlike Lustre, however, metadata and
  29 storage nodes run entirely as user space daemons.  File data is striped
  30 across storage nodes in large chunks to distribute workload and
  31 facilitate high throughputs.  When storage nodes fail, data is
  32 re-replicated in a distributed fashion by the storage nodes themselves
  33 (with some minimal coordination from a cluster monitor), making the
  34 system extremely efficient and scalable.
  35
  36 Metadata servers effectively form a large, consistent, distributed
  37 in-memory cache above the file namespace that is extremely scalable,
  38 dynamically redistributes metadata in response to workload changes,
  39 and can tolerate arbitrary (well, non-Byzantine) node failures.  The
  40 metadata server takes a somewhat unconventional approach to metadata
  41 storage to significantly improve performance for common workloads.  In
  42 particular, inodes with only a single link are embedded in
  43 directories, allowing entire directories of dentries and inodes to be
  44 loaded into its cache with a single I/O operation.  The contents of
  45 extremely large directories can be fragmented and managed by
  46 independent metadata servers, allowing scalable concurrent access.
  47
  48 The system offers automatic data rebalancing/migration when scaling
  49 from a small cluster of just a few nodes to many hundreds, without
  50 requiring an administrator carve the data set into static volumes or
  51 go through the tedious process of migrating data between servers.
  52 When the file system approaches full, new nodes can be easily added
  53 and things will "just work."
  54
  55 Ceph includes flexible snapshot mechanism that allows a user to create
  56 a snapshot on any subdirectory (and its nested contents) in the
  57 system.  Snapshot creation and deletion are as simple as 'mkdir
  58 .snap/foo' and 'rmdir .snap/foo'.
  59
  60 Snapshot names have two limitations:
  61
  62 * They can not start with an underscore ('_'), as these names are reserved
  63   for internal usage by the MDS.
  64 * They can not exceed 240 characters in size.  This is because the MDS makes
  65   use of long snapshot names internally, which follow the format:
  66   `_<SNAPSHOT-NAME>_<INODE-NUMBER>`.  Since filenames in general can't have
  67   more than 255 characters, and `<node-id>` takes 13 characters, the long
  68   snapshot names can take as much as 255 - 1 - 1 - 13 = 240.
  69
  70 Ceph also provides some recursive accounting on directories for nested files
  71 and bytes.  You can run the commands::
  72
  73  getfattr -n ceph.dir.rfiles /some/dir
  74  getfattr -n ceph.dir.rbytes /some/dir
  75
  76 to get the total number of nested files and their combined size, respectively.
  77 This makes the identification of large disk space consumers relatively quick,
  78 as no 'du' or similar recursive scan of the file system is required.
  79
  80 Finally, Ceph also allows quotas to be set on any directory in the system.
  81 The quota can restrict the number of bytes or the number of files stored
  82 beneath that point in the directory hierarchy.  Quotas can be set using
  83 extended attributes 'ceph.quota.max_files' and 'ceph.quota.max_bytes', eg::
  84
  85  setfattr -n ceph.quota.max_bytes -v 100000000 /some/dir
  86  getfattr -n ceph.quota.max_bytes /some/dir
  87
  88 A limitation of the current quotas implementation is that it relies on the
  89 cooperation of the client mounting the file system to stop writers when a
  90 limit is reached.  A modified or adversarial client cannot be prevented
  91 from writing as much data as it needs.
  92
  93 Mount Syntax
  94 ============
  95
  96 The basic mount syntax is::
  97
  98  # mount -t ceph [email protected]_name=/[subdir] mnt -o mon_addr=monip1[:port][/monip2[:port]]
  99
 100 You only need to specify a single monitor, as the client will get the
 101 full list when it connects.  (However, if the monitor you specify
 102 happens to be down, the mount won't succeed.)  The port can be left
 103 off if the monitor is using the default.  So if the monitor is at
 104 1.2.3.4::
 105
 106  # mount -t ceph [email protected]=/ /mnt/ceph -o mon_addr=1.2.3.4
 107
 108 is sufficient.  If /sbin/mount.ceph is installed, a hostname can be
 109 used instead of an IP address and the cluster FSID can be left out
 110 (as the mount helper will fill it in by reading the ceph configuration
 111 file)::
 112
 113   # mount -t ceph cephuser@cephfs=/ /mnt/ceph -o mon_addr=mon-addr
 114
 115 Multiple monitor addresses can be passed by separating each address with a slash (`/`)::
 116
 117   # mount -t ceph cephuser@cephfs=/ /mnt/ceph -o mon_addr=192.168.1.100/192.168.1.101
 118
 119 When using the mount helper, monitor address can be read from ceph
 120 configuration file if available. Note that, the cluster FSID (passed as part
 121 of the device string) is validated by checking it with the FSID reported by
 122 the monitor.
 123
 124 Mount Options
 125 =============
 126
 127   mon_addr=ip_address[:port][/ip_address[:port]]
 128         Monitor address to the cluster. This is used to bootstrap the
 129         connection to the cluster. Once connection is established, the
 130         monitor addresses in the monitor map are followed.
 131
 132   fsid=cluster-id
 133         FSID of the cluster (from `ceph fsid` command).
 134
 135   ip=A.B.C.D[:N]
 136         Specify the IP and/or port the client should bind to locally.
 137         There is normally not much reason to do this.  If the IP is not
 138         specified, the client's IP address is determined by looking at the
 139         address its connection to the monitor originates from.
 140
 141   wsize=X
 142         Specify the maximum write size in bytes.  Default: 64 MB.
 143
 144   rsize=X
 145         Specify the maximum read size in bytes.  Default: 64 MB.
 146
 147   rasize=X
 148         Specify the maximum readahead size in bytes.  Default: 8 MB.
 149
 150   mount_timeout=X
 151         Specify the timeout value for mount (in seconds), in the case
 152         of a non-responsive Ceph file system.  The default is 60
 153         seconds.
 154
 155   caps_max=X
 156         Specify the maximum number of caps to hold. Unused caps are released
 157         when number of caps exceeds the limit. The default is 0 (no limit)
 158
 159   rbytes
 160         When stat() is called on a directory, set st_size to 'rbytes',
 161         the summation of file sizes over all files nested beneath that
 162         directory.  This is the default.
 163
 164   norbytes
 165         When stat() is called on a directory, set st_size to the
 166         number of entries in that directory.
 167
 168   nocrc
 169         Disable CRC32C calculation for data writes.  If set, the storage node
 170         must rely on TCP's error correction to detect data corruption
 171         in the data payload.
 172
 173   dcache
 174         Use the dcache contents to perform negative lookups and
 175         readdir when the client has the entire directory contents in
 176         its cache.  (This does not change correctness; the client uses
 177         cached metadata only when a lease or capability ensures it is
 178         valid.)
 179
 180   nodcache
 181         Do not use the dcache as above.  This avoids a significant amount of
 182         complex code, sacrificing performance without affecting correctness,
 183         and is useful for tracking down bugs.
 184
 185   noasyncreaddir
 186         Do not use the dcache as above for readdir.
 187
 188   noquotadf
 189         Report overall filesystem usage in statfs instead of using the root
 190         directory quota.
 191
 192   nocopyfrom
 193         Don't use the RADOS 'copy-from' operation to perform remote object
 194         copies.  Currently, it's only used in copy_file_range, which will revert
 195         to the default VFS implementation if this option is used.
 196
 197   recover_session=<no|clean>
 198         Set auto reconnect mode in the case where the client is blocklisted. The
 199         available modes are "no" and "clean". The default is "no".
 200
 201         * no: never attempt to reconnect when client detects that it has been
 202           blocklisted. Operations will generally fail after being blocklisted.
 203
 204         * clean: client reconnects to the ceph cluster automatically when it
 205           detects that it has been blocklisted. During reconnect, client drops
 206           dirty data/metadata, invalidates page caches and writable file handles.
 207           After reconnect, file locks become stale because the MDS loses track
 208           of them. If an inode contains any stale file locks, read/write on the
 209           inode is not allowed until applications release all stale file locks.
 210
 211 More Information
 212 ================
 213
 214 For more information on Ceph, see the home page at
 215         https://ceph.com/
 216
 217 The Linux kernel client source tree is available at
 218         - https://github.com/ceph/ceph-client.git
 219
 220 and the source for the full system is at
 221         https://github.com/ceph/ceph.git