Tipp: Partial Read und ISA-L statt Jerasure Optimierte Codierung beschleunigt Lesezugriffe im Speichercluster

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FAST LTA GmbH

Verteilte Speichercluster auf Ceph-Basis erhalten mit dem Tentacle-Zweig eine überarbeitete Erasure-Coding-Schicht. Der neue Ein- und Ausgabepfad verkürzt kleine Lesezugriffe deutlich und wechselt die Standard-Bibliothek für die Codierung. Administratoren aktivieren die Beschleunigung pro Speicher-Pool.

Der Tentacle-Zweig von Ceph steht als 20. stabile Hauptversion der verteilten Speicherlösung bereit und bringt eine neu geschriebene Verarbeitung für Erasure-Codierung mit. Erasure-Coding verteilt Daten und Prüfsummen über mehrere Datenträger und Knoten, spart gegenüber der klassischen dreifachen Replikation Kapazität und hält den Cluster beim Ausfall einzelner OSDs lesbar. Die ältere Implementierung stammt aus einer Zeit vor breiter Vektorbefehls-Unterstützung und bremst vor allem kleine Zugriffe. Der überarbeitete Pfad läuft im Produktivbetrieb und lässt sich pro Speicher-Pool zuschalten.

Partial Read verkürzt kleine Lesezugriffe

Kern der Neuerung ist das „Fast EC“ genannte Verfahren, ein überarbeiteter Ein- und Ausgabepfad für codierte Pools. Bei kleinen Lesezugriffen greift die Partial-Read-Funktion, die nur die tatsächlich benötigten Fragmente anfordert, statt jeweils den kompletten Stripe zu rekonstruieren. Das Projekt beziffert den Gewinn nach eigenen Messungen auf das Zwei- bis Dreifache gegenüber dem alten Code. Den größten Nutzen ziehen Block-Storage über RBD und das Dateisystem CephFS, da beide viele kleine Operationen erzeugen.

Für Objektspeicher über den RADOS Gateway (RGW) fällt die Verbesserung ebenfalls ins Gewicht, sobald der Cluster viele kleine Objekte verwaltet. Große sequenzielle Transfers profitieren geringer, da hier ohnehin ganze Stripes gelesen werden. Damit rückt Erasure-Coding in Arbeitslasten vor, die aus Latenzgründen bisher der dreifachen Replikation vorbehalten blieben, und senkt den Kapazitätsbedarf ohne den früheren Geschwindigkeitsverlust.

ISA-L ersetzt die alte Codierungs-Bibliothek

Als Standard-Plug-in für neue codierte Pools dient nun ISA-L an Stelle von Jerasure. Die Jerasure-Bibliothek erhält seit Jahren keine Pflege mehr und nutzt moderne Befehlssätze wie AVX2 und AVX-512 nicht. ISA-L von Intel rechnet die Codierung über diese Vektoreinheiten und lastet aktuelle Prozessoren stärker aus. Parallel dazu beendet das Projekt den Support für mehrere ältere Erasure-Code-Plug-ins, darunter selten genutzte Verfahren ohne aktive Wartung.

Bestehende Pools behalten ihr ursprüngliches Plug-in, bis der Administrator eingreift. Ein Wechsel der Codierungs-Bibliothek verlangt Planung, denn die gewählte Technik prägt Rechenaufwand und Kompatibilität im gesamten Cluster. Neu aufgesetzte Pools starten dagegen direkt mit ISA-L und profitieren von der schnelleren Mathematik.

Aktivierung im Bestand über ein Pool-Flag

Die Beschleunigung schaltet sich nicht automatisch ein. Auf jedem betroffenen Pool setzt der Administrator das Flag „allow_ec_optimizations“, damit der neue Pfad greift. Voraussetzung ist eine vollständige Aktualisierung aller OSD- und Monitor-Dienste auf den Tentacle-Stand, da ältere Daemons das Format nicht verstehen. Ein gemischter Cluster aus alten und neuen Knoten läuft weiter, verzichtet aber auf den Geschwindigkeitsvorteil bis zum Abschluss des Updates.

Die erste stabile Ausgabe des Zweigs erschien im November 2025, die Punktversion 20.2.2 folgte am 16. Juni 2026 und sammelt Korrekturen für den RADOS Gateway sowie die Validierung von Stretch-Clustern. Für Produktionsumgebungen rät das Projekt zu einem Test im Staging vor dem Update, da die Umstellung der Codierung tief in den Datenpfad eingreift.

Fazit

Der Tentacle-Zweig macht Erasure-Coding für latenzsensible Speicherdienste nutzbar und senkt den Kapazitätsbedarf gegenüber der Replikation. Fast EC und ISA-L holen Leistung aus vorhandener Hardware, ohne zusätzliche Datenträger. Die manuelle Aktivierung pro Pool und die Bindung an eine vollständige Aktualisierung der Dienste geben Administratoren die Kontrolle über den Zeitpunkt der Umstellung.

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