Cephfs的MDS侧元数据池和mdcache存储数据结构分析

一，元数据池中的数据结构

1，Dir

Cephfs 的元数据池中主要存放着目录dir或目录分裂后的分片对象，数据池中存放着文件的对象（根据偏移可以划分多个）。

查看名为vdb.1_1.dir（目录下有100万个文件）的目录的inode号为1099511627788，转换为16进制为1000000000C

通过inode号在metapool里搜到513个对象，去掉原目录1000000000c.00000000，可以看到该目录存在512个目录分片，每个分片由inode号1000000000c和分片号frag_t（32位）组成，前8位表示有效位数，后面24位为value值，这里前8位为09表示value前9位有效。每一个目录分片在元数据池中作为一个dir对象存在。

[root@node2 cephfs]# rados -p cephfs-metadata ls

2，Dentry和Inode组织结构

通过查看元数据池中目录分片的内容，我们可以看到对应dir对象中存在的文件的dentry和inode信息，以1000000000c.09640000分片为例，如下可见dir对象中存放的items map记录管理的目录项dentry， 每一个目录或文件的dentry信息以key-value键值对的形式存在dir中。

[root@node2 testSetattr]# rados -p cephfs-metadata listomapvals 1000000000c.09640000

以文件vdb_f0033为例，在其所在的分片1000000000c.09640000中，key是以文件名_head的形式存在，value里面存放着对应文件的元数据inode信息（包含inode号，如上图红框所示为1000000002D，小端模式需要倒着看。
从数据池中能找到这个对象，对象的名称为文件的inode号.编号（总大小/对象大小object_size个），对象存的数据多了就根据偏移拆成多个）

我们目前的目录vdb.1_1.dir的下级文件的元数据信息就全部找到了，按照元数据的组织结构，不管是文件或者目录，其inode信息和dentry都存放在其上级目录dir（或者对应分片）的items map之内。

以vdb.1_1.dir为例，其父目录为testSetattr，inode号为109951163887，转成16进制为10000002B59。查看10000002b59.00000000对象可以找到vdb.1_1.dir的元数据信息。

[root@node3 cephfs]# rados -p cephfs-metadata listomapvals 10000002b59.00000000

由于testSetattr目录上级目录就是文件系统根目录，所以其inode信息存放在根目录的dir对象中（根目录的inode号为1），通过以下命令查到
[root@node3 cephfs]# rados -p cephfs-metadata listomapvals 1.00000000

而针对于根目录的inode信息，存放在1.00000000.inode对象当中。

二，内存对象中的结构

大体的内存组织结构借用上图表示，下面详细介绍：

1，Dir

CInode          *inode;  // my inode
frag_t           frag;   // my frag
...
dentry_key_map   items;

Dir内存结构主要是其自身的inode索引和当前的分片号，以及存在其中的dentry 列表items，具体参数见Dir.h。
通过CDir::fetch()读取metapool中的数据，填充自己的CDir::items，从而在内存初中创建相应的dentry和inode结构。

2，Dentry

简要地说，dentry的内存结构主要包含对应文件或目录的名字mempool::mds_co::string name，其归属的目录或者分片CDir *dir，以及链接的inode信息linkage_t linkage，链接linkage包含inode或remote inode（跟硬链接有关）索引。

3，Inode

Inode的数据结构较为复杂，主要变量CDentry *parent（正常链接的primary dentry）和remote_parents(硬链接使用)，指向其所链接的dentry，dirfragtree是当前inode为dir的情况下指向对应目录分片。
主要信息存在其继承的InodeStoreBase类中，其包含了具体inode信息所在的inode_t(即mempool_inode结构），和对应文件或目录的扩展属性xattr，inode_t则包含了传统inode的元数据信息，包括ctime、mtime、mode、uid、gid等等具体的属性信息。