近年来，网络应用的快速普及和云存储的推广，网络数据海量的增长态势越发明显。信息资源的爆炸性增长，对存储系统的容量、可扩展性、数据可用性以及 I/O 性能等方面提出了越来越高的要求。虽然计算，传输和存储三大 IT 基础设施都得到了飞速的发展，但相当于计算 (数据处理) 和传输而言，存储技术相对发展缓慢，这主要是由于在 I/O 子系统方面缺乏相应的提高，导致 I/O 成为了存储系统的主要瓶颈^[1] 。

传统的集中式存储，如SAN或NAS，由于受到成本或可扩展性的限制，已经不能满足如今ZB数量级的存储需求，因此出现了各种分布式存储系统^[2]。分布式系统的理论出现于上个世纪70年代，但是最近十来年分布式系统才被广泛应用。传统的分布式存储系统由高端处理器和存储设备构成，而现阶段互联网公司的存储系统，则由大量性价比高的普通PC服务器通过网络连接而成。分布式文件系统作为分布式系统的存储子系统，能够有效解决海量数据存储的I/O瓶颈问题，成为了目前业界研究的热点^[3]。

Ceph分布式文件系统是一个新兴的文件系统，它的原型是一项关于存储系统的PhD项目。Ceph集群由客户端(Client)、元数据服务器集群(MDS)^[4]、对象存储集群(OSD)和集群监视器(Cluster Monitor)组成。Ceph充分利用到了存储设备自身的计算能力，通过CRUSH^[5]算法计算得出数据对象的存储位置，从而消除系统对单一中心节点的依赖，实现了真正的无中心结构。其副本强一致性^[5]策略保证了数据对象在Ceph存储集群中的有效性，出错节点的自动故障恢复机制保证了存储集群的可靠性，去中心化的设计结构使其可扩展性得到了保证。正是其高有效性、高可靠性、高可扩展性使得Ceph分布式存储集群从各个开源的分布式存储系统中脱颖而出，逐渐获得更多人的关注以及更深入的研究^[7]。

本次研究的目的是在搭建ceph分布式文件系统环境的基础上，测试不同IB协议^[8]和Nvmeof驱动方式下的系统最优配置，测试分析分布式文件系统Ceph端到端IO路径的各处理环节开销，分析在特定硬件条件下的瓶颈环节，调研针对该硬件场景下的面向Ceph系统的性能优化方案，实现并验证1-2种优化方案^[9]。

2. 研究的基本内容与方案

一、研究目标

搭建ceph分布式文件系统环境，测试不同IB协议和Nvmeof驱动方式下的系统最优配置，测试分析分布式文件系统Ceph端到端IO路径的各处理环节开销，分析在特定硬件条件下的瓶颈环节，调研针对该硬件场景下的面向Ceph系统的性能优化方案，实现并验证1-2种优化方案。

二、研究内容

1、Ceph文件系统的研究

本次设计中要搭建Ceph文件系统，因此需了解Ceph文件系统的基本架构，并深入学习Ceph文件系统。

2、IB协议和Nvmeof驱动方式的研究