在韩国京畿道水原市举办的 OpenInfra Summit Asia（开源基础设施峰会亚洲站） 大会上，CLYSO 首席技术官兼 Ceph 执行委员会成员 Dan van der Ster 在主题演讲中透露，截至 2023 年，已有 82% 的开放基础设施用户报告称他们正在使用 Ceph 进行数据存储。令人惊叹的是，Ceph 的起点却是加州大学圣克鲁斯分校的一个学生项目，最初由 Sage Weil 作为其博士研究的一部分启动，如今成长为在全球范围内广泛应用的存储解决方案。
Ceph 最初是一款由 40000 行 C++ 代码实现的 Ceph 文件系统（CephFS），后来发展成了一个全面的存储解决方案，被全球各地的组织广泛使用。
其实从一开始，Ceph 就得到了关键机构的大力支持。2003 年至 2007 年期间，劳伦斯利弗莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室支持了 Weil 的初期工作。彼时的目标是为数据中心规模的高性能计算（HPC）工作负载创建一个可横向扩展的、基于对象的文件系统。
为此，Weil 采取了一种新颖的方法。他的想法是尽可能将更多的智能推向边缘，而不是专注于管理大量的“哑”磁盘。此外，该设计强调构建一致、可靠的存储系统，避免出现单点故障。
这些理念使 Ceph 区别于当时的其他存储方案，如 Lustre、Google File System (GFS) 和 Parallel Virtual File System (PVFS)。它包含了以下特性：
分布式对象存储：Ceph 从一开始就被设计为一个分布式对象存储系统——名为可靠的自主分布式对象存储（RADOS），而非传统的文件系统。这使得它能够在多个节点上扩展到更大的存储容量。
数据与元数据解耦：Ceph 将文件元数据的管理与文件数据的存储分离。这种做法使得元数据和数据操作可以独立处理，从而提高了系统的可扩展性。
动态分布式元数据管理：Ceph 采用了一种名为动态子树分区（DSP）的新方法，自适应地在服务器之间分配元数据管理。这使得系统能够在扩张时同步扩展元数据性能。
CRUSH 算法：Ceph 引入了可扩展散列下的受控复制（CRUSH）算法，用于确定性地在集群中放置数据。这消除了对集中式数据分配表的需求。
智能分布式对象存储：Ceph 将数据迁移、复制、故障检测和恢复等任务委托给存储节点自身，从而使系统更加自主和可扩展。
统一存储：Ceph 旨在通过一个平台提供对象存储、块存储和文件存储接口，而不是为每种存储类型提供独立的系统。
随后，在 2007 年至 2011 年间，由 Weil 共同创办的网络托管公司 DreamHost 成为了 Ceph 发展的关键支持者。在此期间，Ceph 的核心组件变得更加稳定，实现了很多新特性，并确立了未来的发展路线图。Yehuda Sadeh-Weinraub、Gregory Farnum 和 Josh Durgin 等关键开发人员加入了项目，为其快速发展做出了重要贡献。
正如红帽在《Ceph 十周年历史》中解释的那样：“当 Sage 的研究接近尾声时，他开始与许多传统存储厂商讨论 Ceph 及其相关工作。在看到许多同行被业界雇佣，而他们的有趣和创新的工作被抛弃或被大型专有系统吸收后，他意识到业界巨头需要的是‘你’，而不是你的项目。”
作为一名开源的坚定信徒，Weil 希望 Ceph 成为“存储领域的 Linux”，因此他在 2012 年将 Ceph 授权为 LGPL 2.1 版本。此外，他也没有要求贡献者将代码版权转让给这个项目。
与此同时，Weil 成立了 Inktank，以推动 Ceph 的广泛应用。这一举措为 Ceph 的实施提供了企业级的支持和专业知识。其目标是提升 Ceph 的性能，使其达到生产就绪状态，并为其提供支持。
那时，Ceph 在 Linux 上的运行速度并不快。它的客户端依赖于较慢的用户空间文件系统（FUSE），而不是 Linux 原生文件系统。随着性能的提升，Linus Torvalds 于 2011 年将 Ceph 纳入了 Linux 内核 2.6.34 主线版本。
Inktank 成功地将 Ceph 从学术和研究机构推广到了企业界。红帽认识到存储的重要性日益增加，并看到了 Ceph 的成长，于是决定在 2014 年收购 Inktank。
在红帽的管理下，Ceph 成为面向企业的生产级软件，并获得了专业支持和持续开发。在红帽收购 Inktank 的几个月内，红帽发布了一个重要的 Ceph 新版本。红帽首席执行官 Jim Whitehurst 当时在接受采访时告诉我：“红帽希望创建一个用于基础设施和平台即服务的开源堆栈。”
多年来，Ceph 在技术上持续取得重大进展。Ceph 12 版 Luminous 是一个重要的里程碑。在这一版本中，Ceph 引入了 BlueStore，使得用户能够直接管理 SSD 和 HDD，而无需依赖传统文件系统。这一创新显著提升了 Ceph 的性能和效率。
由于 BlueStore 直接使用原始块设备和分区，它避免了本地文件系统等可能限制性能或增加复杂性的中间抽象层。对于存储元数据，BlueStore 使用了嵌入式 RocksDB 键值数据库。RocksDB 包含了对象名称与磁盘上块位置之间的重要映射。一个或多个校验被用于保护这些映射，以进一步确保数据和元数据的安全。在数据和元数据从磁盘读取或返回给用户之前，都经过了验证。
Ster 说，结果是“神奇的”，这源于 Ceph 最初的理念。“在过去的存储时代，你使用的是传统架构，包含备用 IP 地址、虚拟 IP 和多路径技术。通过 CRUSH 和 DSP，你可以指定数据中心、机房和机架的位置，并制定数据放置的规则。该系统速度非常快，能够迅速计算对象的位置。这意味着你不需要一个大型数据库来记住所有对象的位置。你可以计算出数据应该存放的位置，并快速找到它。”
Ceph 也有其独特的数据复制和可靠性方法。Ster 指出，过去有两种传统方法。一种是“复制磁盘”，如果磁盘出现故障，可以恢复其数据。另一种是“复制对象”。这两种方法虽然有效，但他进一步指出：“这两种方法都需要保留空闲的备用磁盘，浪费资源，更重要的是恢复速度非常慢。”
“有了 Ceph，”Ster 说，“你可以将对象分成一系列小组。在实践中，使用 Ceph 后，即使发生重大故障，我也从未见过管理得当的集群出现数据丢失的情况。因此，它不仅能让你创建一个高可用性系统，还能确保集群中的任何组件发生故障时，其他组件能够协同工作，快速复制数据。在实际应用中，故障后的重建时间不需要几个小时，可能只需一分钟，甚至 30 秒。”
有了这样的数据，难怪许多公司现在都在使用 Ceph。
不要以为 Ceph 的成功仅仅是因为红帽的支持。Ceph 社区在其成功中发挥了关键作用。2018 年，Linux 基金会发起了得到广泛支持的 Ceph 基金会。许多公司和组织都在支持 Ceph 的发展。Weil 继续指导 Ceph 也是至关重要的。
随着 Ceph 迈入第三个十年，它已成为从企业部署到云基础设施等各种环境中的关键组件。展望未来，Ceph 正在将自己定位为人工智能和机器学习领域的关键角色。对于任何关心数据存储的人来说，Ceph 只会变得越来越重要。而现在，这几乎适用于 IT 行业的每一个人。
Steven J. Vaughan-Nichols（又名 sjvn）从 CP/M-80 还是前沿 PC 操作系统、300bps 是快速互联网连接、WordStar 是最先进的文字处理软件时起，就开始撰写关于技术及其商业领域的文章。多年来，他一直关注技术发展的脉动，见证了计算机和互联网领域的变革与进步。
声明：本文为 InfoQ 翻译，未经许可禁止转载。