注意
本文档适用于 Ceph 开发版本。
RBD分层
RBD层级指的是创建写时复制克隆的块设备。这允许快速创建镜像，例如将虚拟机的黄金镜像克隆到新实例中。为了简化语义，您只能克隆快照——快照总是只读的，因此镜像的其余部分不受影响，并且没有意外写入它们的可能性。
从用户的角度来看，克隆就像任何其他rbd镜像一样。您可以对其快照、读写、调整大小等。从用户的角度来看，克隆没有限制。
注意：术语子和父下面的含义是由克隆创建的rbd镜像，以及子镜像克隆的rbd镜像快照。
命令行界面
在克隆快照之前，您必须将其标记为受保护，以防止它在子镜像引用它时被删除：
$ rbd snap protect pool/image@snap
然后您可以执行克隆：
$ rbd clone [--parent] pool/parent@snap [--image] pool2/child1
您可以从父镜像创建具有不同对象大小的克隆：
$ rbd clone --order 25 pool/parent@snap pool2/child2
要删除父镜像，您必须首先将其标记为不受保护，这会检查是否还有子镜像剩余：
$ rbd snap unprotect pool/image@snap
Cannot unprotect: Still in use by pool2/image2
$ rbd children pool/image@snap
pool2/child1
pool2/child2
$ rbd flatten pool2/child1
$ rbd rm pool2/child2
$ rbd snap rm pool/image@snap
Cannot remove a protected snapshot: pool/image@snap
$ rbd snap unprotect pool/image@snap
然后可以像正常一样删除快照：
$ rbd snap rm pool/image@snap
实现
数据流
在初始实现中，称为“简单层级”，不会跟踪克隆中存在的对象。如果读取到不存在的对象，将尝试从父快照读取，并且这将递归地继续，直到找到存在的对象或找到没有父镜像的镜像。这是通过从父镜像的正常读取路径完成的，因此父镜像和子镜像之间不同的对象大小并不重要。
在对对象执行写入之前，会检查对象是否存在。如果不存在，将执行复制上操作，这意味着从父快照读取相关范围的数据并将其（加上原始写入）写入子镜像。为了防止多个写入尝试复制同一对象时的竞争，此复制上操作将包括原子创建。如果原子创建失败，则执行原始写入。此复制上操作作为类方法实现，以便它可以在未来存储额外的元数据。在简单层级中，复制上操作将所需整个范围复制到子对象（即子对象的大小）。未来的优化可以使此复制上操作更细粒度。
另一个未来的优化可以是存储子镜像中实际存在的对象的位图。这将消除每次写入前存在性检查的需要，并且如果需要，读取可以直接到父镜像。
这些优化在以下讨论中：
父/子关系
子镜像在其头部存储对父镜像的引用，作为（池ID、镜像ID、快照ID）的元组。这足以打开父镜像并从中读取。
除了知道给定镜像的父镜像外，我们还希望能够判断受保护的快照是否仍然有子镜像。这是通过一个新的每个池对象rbd_children实现的，它将
保护
内部，protection_state是头部对象中的一个字段，可以处于三种状态。“受保护”、“不受保护”和“正在取消保护”。前两种状态是“rbd protect/unprotect”的结果。“正在取消保护”状态是在“rbd unprotect”命令检查任何子镜像时设置的。只有处于“受保护”状态的快照才能被克隆，因此“不受保护”状态可以防止类似以下竞争：
A：遍历所有池，查找克隆，未找到
B：创建克隆
A：取消保护父镜像
A：rbd snap rm池/父镜像@snap
调整大小
调整rbd镜像的大小类似于截断稀疏文件。新空间被视为零，并且缩小rbd镜像会删除超出旧边界的内容。这意味着如果您有一个10G的数据镜像，并且将其缩小到5G然后再扩大到10G，最后5G被视为零（并且当镜像缩小时，存储该数据的任何对象都会被删除）。
层级使这一点复杂化，因为对象的缺失不再意味着它应该被视为零——如果对象是克隆的一部分，它可能意味着需要从父镜像读取一些数据。
为了保留克隆的调整大小行为，我们需要跟踪哪些对象可以存储在父镜像中。我们可以将此跟踪为子镜像与父镜像的重叠量，因为调整大小只改变镜像的末尾。当创建子镜像时，其重叠量是父快照的大小。在每次后续调整大小时，重叠量是min(重叠量, 新大小)。也就是说，缩小镜像可能会缩小重叠量，但增加镜像的大小不会改变重叠量。
超出重叠量的对象被视为零。在该点之前的对象会回退到从父镜像读取。
由于此重叠量随时间变化，我们将其作为快照元数据的一部分进行存储。
重命名
目前，rbd头部对象（存储有关镜像的所有元数据）的名称是根据镜像的名称命名的。这使得重命名中断打开镜像的客户端（例如从父镜像读取的子镜像）。为了避免这种情况，我们可以通过镜像的ID命名头部对象，该ID不会改变。也就是说，头部对象的名称可以是rbd_header.$id，其中$id是池中镜像的唯一ID。
当客户端打开镜像时，它所知道的只是名称。已经有一个每个池的rbd_directory对象将镜像名称映射到ID，但如果我们依赖它来获取ID，如果我们无法访问该单个对象，我们将无法打开该池中的任何镜像。为了避免这种依赖，我们可以将镜像的ID存储在一个名为rbd_id.$image_name的对象中，其中$image_name是镜像的名称。每个池的rbd_directory对象仍然对于列出池中的所有镜像很有用。
头部变化
头部需要一些新字段：
int64_t parent_pool_id
string parent_image_id
uint64_t parent_snap_id
uint64_t overlap（镜像可以引用多少父镜像）
这些存储在“父”键中，该键仅在镜像具有父镜像时存在。
cls_rbd
需要一些新方法：
/***************** methods on the rbd header *********************/
/**
* Sets the parent and overlap keys.
* Fails if any of these keys exist, since the image already
* had a parent.
*/
set_parent(uint64_t pool_id, string image_id, uint64_t snap_id)
/**
* returns the parent pool id, image id, snap id, and overlap, or -ENOENT
* if parent_pool_id does not exist or is -1
*/
get_parent(uint64_t snapid)
/**
* Removes the parent key
*/
remove_parent() // after all parent data is copied to the child
/*************** methods on the rbd_children object *****************/
add_child(uint64_t parent_pool_id, string parent_image_id,
uint64_t parent_snap_id, string image_id);
remove_child(uint64_t parent_pool_id, string parent_image_id,
uint64_t parent_snap_id, string image_id);
/**
* List ids of a given parent
*/
get_children(uint64_t parent_pool_id, string parent_image_id,
uint64_t parent_snap_id, uint64_t max_return,
string start);
/**
* list parent
*/
get_parents(uint64_t max_return, uint64_t start_pool_id,
string start_image_id, string start_snap_id);
/************ methods on the rbd_id.$image_name object **************/
set_id(string id)
get_id()
/************** methods on the rbd_directory object *****************/
dir_get_id(string name);
dir_get_name(string id);
dir_list(string start_after, uint64_t max_return);
dir_add_image(string name, string id);
dir_remove_image(string name, string id);
dir_rename_image(string src, string dest, string id);
如果镜像支持层级，则有两个现有方法将发生变化：
snapshot_add - stores current overlap and has_parent with
other snapshot metadata (images that don't have
layering enabled aren't affected)
set_size - will adjust the parent overlap down as needed.
librbd
打开子镜像会打开其父镜像（这将按需递归继续）。这意味着ImageCtx将包含对父镜像上下文的指针。不同的对象大小不重要，因为从父镜像读取将通过父镜像上下文进行。
Discard需要针对层级镜像进行更改，以便它仅截断对象，而不删除它们。如果我们删除对象，我们将无法确定是否需要从父镜像读取。
将添加一个新的克隆方法，它接受与create相同的参数，除了大小（父镜像的大小用于大小）。
我们不会扩展rbd_info结构，而是将元数据检索分解为几个API调用。目前，除了“rbd info”之外，rbd_stat()的唯一用户只使用它来检索镜像大小。
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