Ceph是一个一个分布式文件系统，同时支持对象存储、块存储、文件存储。
Ceph分离数据和元数据操作，通过用一个伪随机数据分布函数(CRUSH)替代分布表来最大化的分离数据与元数据管理，支持超过每秒250000次元数据操作。
系统架构图
- Clients： 暴露 near-POSIX 的文件系统接口给主机或进程
- OSD Cluster：存储所有数据和元数据
- Metadata Cluster：管理名空间(文件名和目录)，协调安全与一致性
CEPH为了提升可伸缩性，将底层的数据存储等低级块的分配管理完全交给了OSD（对象存储设备），而CEPH专注于元数据和数据的分离及管理。
CEPH考虑到文件系统的元数据管理和读写随着系统的扩展，将成为一个明显的瓶颈，因此实现了一个可扩展的分布式的元数据管理集群，同样适用OSD进行储存并保证可伸缩性，极大提升了元数据访问的性能。
Dynamically Distributed Metadata
相对于传统文件系统，CEPH存储和处理的元数据非常小，因为不需要存储文件分配表，元数据基本上都是目录项和文件信息组成，同时为了最大化目录访问速度，采用了动态子树分区的方法，每个MDS中使用基于时间衰减的计数器确定目录层级中某一节点的活跃度，并且统计数据从叶向根汇聚。通过定期比较这些计数器，重新分配每个MDS的处理部分，这里的负载迁移作者还额外设计了锁和类似两阶段提交，保证负载迁移时的元数据一致性。对于单个目录的热点，CEPH通过牺牲目录的本地性，按操作文件HASH到不同MDS上
Distributed Object Storage
首先通过简单哈希算法映射对象到配置组(PGs)，通过一个自适应的位掩码控制PG数量，选择一个值设定来平衡每个OSD的利用率。
然后PGs通过CRUSH算法分配到所有OSD，这个算法是一个伪随机数据分布算法， 能够有效的有序映射每个PG到多个OSD， 这个OSD组会存储对象副本。
这样有两个重要的优点：
- 第一：完全分布式，任何部分(客户端， OSD或者MDS)都能独立计算object的位置。
- 第二：Mapping 的更新会很少，几乎能够消除分布式元数据的交换
因为这些， CRUSH能够同时解决数据应该存在哪的问题和已存数据在哪的问题，通过设计，存储集群的一些小变化对已存在的PG mapping影响很小，使的因设备故障或者集群扩展导致的数据迁移也很少。
数据复制
Map 到 n 个OSD上(称为n-way副本)，客户端完成所有的写到主OSD上的对象PG中(主host)，这些对象和PG被分配新的版本号，然后写到副本OSD上，当每个复制都完成并响应给主节点，主节点完成更新，客户端写完成。
故障检测
RADOS让存储相同PG的OSD互相监控，备份之间相互通路则可确认彼此是可用的， 这种方法没有额外的通信开销，如个一个OSD最近没有收到一个同伴的消息，一个对这个同伴的ping操作会被发出。
