ceph 数据校验机制 scrub源码分析

ceph 用来保证数据完整性的机制(read verify)。 Ceph 的OSD 定期启动scrub线程来扫描部分对象，通过与其他副本比对来发现是否一致，如果存在不一致，抛出异常提示用户手动解决。
具体讲，scrub 以PG 为单位，对于每一个pg,ceph 分析该pg下所有的object, 产生一个类似于元数据信息摘要的数据结构，如对象大小，属性等，叫scrubmap, 比较主与副scrubmap，来保证是不是有object 丢失或者不匹配。
lightscrub(daily)比较object size
和属性。deep scrub (weekly)读取数据部分并通过checksum(这里是CRC32)比较保证数据一致性。

Scrub方式分成两种， classic vs. chunky
Scrub流程需要提取对象的校验信息然后跟其他副本的校验信息对比，这期间被校验对象的数据是不能被修改的,所以write请求会被block. 由于pg可能包含成千上万objects,
chunk每一次的比较只取其中一部分object来比较（chunk），这样只block一小部分object的write请求。这是在ceph的Bobtail(v0.56 Jan 1 2013)引入的feature,称为chunky scrub. Classic scrub 没有引入chunk， 会block所有的write请求。

Scrub 流程
$ cephpg scrub 2.9f9 //用户手动触发scrub
1.monitor 进程接收到此指令， in PGMonitor.ccin preprocess_command(), monitor 给pg 所在的主osd 发消息new MOSDScrub， 指示开始干活。
2. 主osd上，_dispatch()-->handle_scrub()：

pg->unreg_next_scrub();

pg->scrubber.must_scrub =true; //在每 三个1秒的tick中，调用OSD::sched_scrub(),会检查must_scrub, 然后调用pg->sched_scrub()

pg->scrubber.must_deep_scrub = m->deep ||m->repair;

pg->scrubber.must_repair = m->repair;

pg->reg_next_scrub();
3. 然后进入OSD::sched_scrub() ,如何进入的？
if (!scrub_random_backoff()) {

sched_scrub();
} OSD::tick
4.call PG::sched_scrub()
reserved locally, reserving replicas
最终，所有osd 都reserved成功。
sched_scrub: success, reserved self and replicas
5.call PG::queue_scrub()
state_set(PG_STATE_SCRUBBING);
state_set(PG_STATE_DEEP_SCRUB);
osd->queue_for_scrub(this);--->return scrub_wq.queue(pg); 把pg进入了scrub_wq.
6.OSD.h scrubWQ-> _process()--> pg->scrub()
调用chunky_scrub(), 进入PG::Scrubber的状态机。
在scrubber 构造函数里，初始化state为INACTIVE.

INACTIVE: scrubber.start = hobject_t();
NEW_CHUNK:scrubber.primary_scrubmap= ScrubMap();
确定start和end. scrubber.end = candidate_end;scrubber.block_writes = true;
注意：在COMPARE_MAPS里：scrubber.start = scrubber.end;// schedule another leg of the scrub
// walk the log to find the latest update thataffects our chunk
向replica请求scrub map.
_request_scrub_map() 会newMOSDRepScrub， message 类型是MSG_OSD_REP_SCRUB。看下面从osd 收到此类消息的处理。
BUILD_MAP: build_scrub_map_chunk() // scrubmap包括 object size, attr 和omap attr, 历史版本信息。
进一步call voidPGBackend::be_scan_list(): 调用 store->getattrs( ), 如果是deep,计算CRC32.
WAIT_REPLICAS：通常会wait for replicas to build scrub map 从而跳出循环。等待scrubber.waiting_on 变成零（收到replica map）
最终sub_op_scrub_map 收到所有的replica_map后， --scrubber.waiting_on，清零。
COMPARE_MAPS
scrub_compare_maps(), 1.比对scrubmap:be_compare_scrubmaps().2. dothe pg-type specific scrubbing:_scrub(authmap).
然后清掉 该chunk的block_writes
FINISH
scrub_finish():
class ReplicatedPG 有一个 成员：object_stat_collection_tscrub_cstat
pg::_scrub时， 统计stat

而class pg 有一个成员pginfo，记录的object number 是575.
二者信息不一致，会打印ERR.
然后调用scrub_process_inconsistent()
scrub_unreserve_replicas()

从osd 处理流程：
msgcase is MSG_OSD_REP_SCRUB:
handle_rep_scrub() 进入rep_scrub_wq。
_process() 调用pg->replica_scrub（），做以下事情。

*Chunky behavior:

*

* Wait for last_update_applied tomatch msg->scrub_to as above. Wait

* for pushes（active_pushes） to complete in case of recent recovery. Build a single

* scrubmap of objects that are in the range [msg->start, msg->end).
*/
last_update_applied
和 active_pushes与recovery
流程相关。。。
----------
在handle_scrub时，
pg->scrubber.must_deep_scrub = m->deep || m->repair;

pg->scrubber.must_repair = m->repair;
这说明，要repair, deep_scrub 是必须的。

===keystructure===
structScrubMap {

struct object {

uint64_t size; //object 大小

bool negative;

map<string,bufferptr> attrs;

__u32 digest;

bool digest_present;

uint32_t nlinks;

set<snapid_t> snapcolls;

__u32 omap_digest;

bool omap_digest_present;

bool read_error;

object() :

// Init invalid size so it won't match if we geta stat EIO error

size(-1), negative(false), digest(0),digest_present(false),

nlinks(0), omap_digest(0),omap_digest_present(false),

read_error(false) {}

void encode(bufferlist& bl) const;

void decode(bufferlist::iterator& bl);

void dump(Formatter *f) const;

static void generate_test_instances(list<object*>&o);

};

WRITE_CLASS_ENCODER(object)

map<hobject_t,object>objects; //scrubber.primary_scrubmap.objects.size() = 25

map<string,bufferptr> attrs;

eversion_t valid_through;

eversion_t incr_since;

void merge_incr(const ScrubMap &l);

void encode(bufferlist& bl) const;

void decode(bufferlist::iterator& bl, int64_t pool=-1);

void dump(Formatter *f) const;

static void generate_test_instances(list<ScrubMap*>& o);

};

// -- scrub --

struct Scrubber {

Scrubber() :
ScrubMap primary_scrubmap;//主osd11

map<pg_shard_t, ScrubMap> received_maps;//副本osds