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FastBlock是一个专为全闪存场景设计的高性能分布式块存储系统，旨在满足对低延迟和高吞吐量有严格要求的应用需求。
设计背景
随着全闪存技术的普及，传统的分布式块存储系统在性能、延迟和成本方面暴露出诸多问题。例如，Ceph等传统系统在全闪存环境下可能无法充分发挥硬件性能，且存在高CPU消耗、可用性差、单卷性能不足等问题。为了解决这些挑战，FastBlock应运而生，旨在提供一个高性能、低延迟、易于维护的分布式块存储解决方案。
核心特点
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高可用性与一致性：通过Raft协议确保系统的数据一致性和高可用性，即使在部分节点故障的情况下，仍能保证数据的完整性和服务的连续性。
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低延迟IO：采用SPDK（Storage Performance Development Kit）用户态NVMe驱动和无锁队列等技术，减少IO路径中的延迟，提高数据读写效率。
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高性能网络通信：利用RDMA（Remote Direct Memory Access）网卡，实现零拷贝、内核旁路、无需CPU干预的网络通信，进一步降低网络通信延迟，提升系统整体性能。
系统架构
FastBlock的架构与Ceph类似，包含Monitor、OSD（Object Storage Daemon）、PG（Placement Group）等组件：
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Monitor：负责节点管理、卷管理、存储卷元数据、集群拓扑结构维护、PG分布管理等工作。Monitor使用etcd进行多副本存储，是系统一致性的关键。
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RPC子系统：支持两种通信方式：基于Socket的Control RPC，用于传输元数据；基于RDMA的Data RPC和Raft RPC，分别用于数据传输和Raft协议通信，确保高效的数据交互。
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OSD Raft子系统：实现了multi-raft，负责数据复制和一致性维护，包括Raft组的管理、选举、日志处理、数据状态机处理等。
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OSD KV子系统：用于存储Raft协议元数据和存储系统本身的数据，采用内存中的哈希映射存储所有数据，并定期将数据刷新到磁盘。
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OSD本地存储子系统：基于SPDK的Blobstore访问NVMe磁盘，包含三个存储模块：disk_log（存储Raft日志）、object_store（存储对象数据）、kv_store（存储KV数据）。
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客户端：支持多种模式，包括使用SPDK vhost提供给虚拟机、使用NBD提供给裸金属、使用SPDK nvmf-tgt通过操作系统内核导出磁盘。客户端通过调用libfastblock库，在Image访问和Object访问之间进行切换，实现高效的数据读写。
技术特点
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CPU绑定与跨核优化：每个OSD可以绑定多个CPU核，创建PG时考虑CPU核的分配，相同的PG会落在其所有OSD的同一个shard_id上，避免OSD之间在通信时切换CPU核，减少跨核开销。
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SPDK编程框架：通过用户态NVMe驱动替代内核NVMe驱动，减少用户态与内核态之间的频繁切换；使用轮询替代中断，提高响应速度；采用无锁队列技术，显著降低IO路径开销。
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心跳合并：在multi-raft设计中，对相同Leader和相同Follower的Raft组进行心跳包的合并，减少心跳包数量，优化带宽和CPU资源的使用。
应用场景
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虚拟机磁盘：使用FastBlock的vhost应用启动SPDK vhost进程，在FastBlock的image上创建BDEV设备和vhost控制器，生成socket文件。通过QEMU启动虚拟机时，将该BDEV设备作为虚拟机的磁盘。
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裸金属服务器：使用FastBlock的fastblock-nvmf-tgt应用启动SPDK nvmf-tgt进程，在FastBlock的image上创建BDEV设备，并通过操作系统内核将该BDEV设备导出为磁盘。
开源与社区
FastBlock项目已在openEuler社区开源，采用木兰V2宽松License协议，使用C++/Golang语言和SPDK框架进行开发，使用成熟的Raft协议作为核心一致性算法，旨在与社区伙伴共同打造全闪时代的云计算数据基石。
项目地址：fastblock: A distributed block storage system that uses mature Raft protocol and is designed for all-flash scenarios
通过以上介绍，可以看出FastBlock在高性能分布式块存储领域具有显著优势，特别适用于对存储性能和延迟有高要求的应用场景，如数据库、高性能计算和实时数据处理等。