]> git-server-git.apps.pok.os.sepia.ceph.com Git - ceph.git/commitdiff
doc: Added librados introduction doc. Still wip.
authorJohn Wilkins <john.wilkins@inktank.com>
Wed, 8 Jan 2014 01:11:29 +0000 (17:11 -0800)
committerJohn Wilkins <john.wilkins@inktank.com>
Wed, 8 Jan 2014 01:11:29 +0000 (17:11 -0800)
Signed-off-by: John Wilkins <john.wilkins@inktank.com>
doc/rados/api/librados-intro.rst [new file with mode: 0644]

diff --git a/doc/rados/api/librados-intro.rst b/doc/rados/api/librados-intro.rst
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d342761
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,560 @@
+==========================
+ Introduction to librados
+==========================
+
+The :term:`Ceph Storage Cluster` provides the basic storage service that allows
+:term:`Ceph` to uniquely deliver **object, block, and file storage** in one
+unified system. However, you are not limited to using the RESTful, block, or
+POSIX interfaces. Based upon :abbr:`RADOS (Reliable Autonomic Distributed Object
+Store)`, the ``librados`` API, enables you to create your own interface to the
+Ceph Storage Cluster. In fact, :term:`Ceph Object Storage`, :term:`Ceph Block
+Device` and :term:`Ceph Filesystem` all use ``librados``, or the same general
+functionality of ``librados`` to access the Ceph Storage Cluster.
+
+The ``librados`` API enables you to interact with the two types of daemons in
+the Ceph Storage Cluster: 
+
+- The :term:`Ceph Monitor`, which maintains a master copy of the cluster map. 
+- The :term:`Ceph OSD Daemon` (OSD), which stores data as objects on a storage node.
+
+.. ditaa::  
+            +---------------------------------+
+            |  Ceph Storage Cluster Protocol  |
+            |           (librados)            |
+            +---------------------------------+
+            +---------------+ +---------------+
+            |      OSDs     | |    Monitors   |
+            +---------------+ +---------------+
+
+This guide provides a high-level introduction to using ``librados``. 
+Refer to :doc:`../../architecture` for additional details of the Ceph
+Storage Cluster. To use the API, you need a running Ceph Storage Cluster. 
+See `Installation (Quick)`_ for details.
+
+
+Step 1: Getting librados
+========================
+
+The ``librados`` API is written in C, with additional bindings for C++, Python
+and Java. Your client app needs to import ``librados``, which means it must be
+installed on your client host first.
+
+
+Getting ``librados`` for C/C++ and Python
+-----------------------------------------
+
+To install ``librados`` for C/C++ and Python, execute the following for 
+Debian/Ubuntu distributions::
+
+       sudo apt-get install librados-dev
+
+For CentOS/RHEL distributions, execute the following:: 
+
+       sudo yum install ceph-devel
+
+Once you've installed ``librados`` for developers, you can find the required 
+headers for C/C++ under ``/usr/include/rados``. ::
+
+       ls /usr/include/rados
+
+For Python, you can find the required library under ``/usr/share/pyshared``. ::
+
+       ls /usr/share/pyshared
+
+
+Getting ``librados`` for Java
+-----------------------------
+
+To install ``librados`` for Java, you need to execute the following procedure:
+
+#. Install ``jna.jar``. For Debian/Ubuntu, execute:: 
+
+       sudo apt-get install libjna-java
+
+   For CentOS/RHEL, execute::
+
+       sudo yum install jna
+
+   The JAR files are located in ``/usr/share/java``.
+
+#. Clone the ``rados-java`` repository::
+
+       git clone --recursive https://github.com/ceph/rados-java.git
+
+#. Build the ``rados-java`` repository:: 
+
+       cd rados-java
+       ant
+
+   The JAR file is located under ``rados-java/target``.
+
+#. Copy the JAR for RADOS to a common location (e.g., ``/usr/share/java``) and 
+   ensure that it and the JNA JAR are in your JVM's classpath. For example::
+
+       sudo cp target/rados-0.1.3.jar /usr/share/java/rados-0.1.3.jar
+       sudo ln -s /usr/share/java/jna-3.2.7.jar /usr/lib/jvm/default-java/jre/lib/ext/jna-3.2.7.jar  
+       sudo ln -s /usr/share/java/rados-0.1.3.jar  /usr/lib/jvm/default-java/jre/lib/ext/rados-0.1.3.jar
+
+To build the documentation, execute the following::
+
+       ant docs
+
+
+
+Step 2: Configuring a Cluster Handle
+====================================
+
+A :term:`Ceph Client`, via ``librados``, interacts directly with OSDs to store
+and retrieve data. To interact with OSDs in a manner that's substantially
+transparent to the client app, the client app must invoke ``librados`` to
+retrieve the cluster map. Ceph Clients retrieve a :term:`Cluster Map` from a
+Ceph Monitor, and write objects to pools. Ceph's CRUSH algorithm determines how
+Ceph will place data. ``librados`` will do this for your client app, so your
+client app doesn't need to learn about the topology of the cluster.
+
+.. ditaa:: 
+            +--------+  Retrieves  +---------------+
+            | Client |------------>|  Cluster Map  |
+            +--------+             +---------------+
+                 |
+                 v      Writes
+              /-----\
+              | obj |
+              \-----/
+                 |      To
+                 v
+            +--------+           +---------------+
+            |  Pool  |---------->| CRUSH Ruleset |
+            +--------+  Selects  +---------------+
+
+
+The Ceph Storage Cluster handle encapsulates the client configuration, including:
+
+- The `user ID`_
+- The authentication key
+- The monitor ID and address
+- Logging levels
+- Debugging levels
+
+Create a Ceph client source file and import RADOS and any other relevant
+libraries for your app. Then, create a cluster handle that your app will use to
+connect to the storage cluster. To connect to the cluster, the handle must have
+a monitor address, a username and an authentication key (cephx is enabled by
+default).
+
+.. tip:: Talking to different Ceph Storage Clusters – or to the same cluster 
+   with different users – requires different cluster handles.
+
+RADOS provides a number of ways for you to set the minimum required values. For
+the monitor and encryption key settings, an easy way to handle them is to ensure
+that your Ceph configuration file contains a ``keyring`` path to a keyring file
+and at least one monitor address (e.g,. ``mon host``). Once you create the
+handle, you can read a Ceph configuration file to configure the handle. You can
+also pass arguments to your app and parse them with the function for parsing
+command line arguments (e.g., ``rados_conf_parse_argv()``), or parse Ceph
+environment variables (e.g., ``rados_conf_parse_env()``). Some wrappers may not
+implement convenience methods, so you may need to implement these capabilities.
+The following diagram provides a high-level flow for the initial connection.
+
+
+.. ditaa:: +---------+     +---------+
+           | Client  |     | Monitor |
+           +---------+     +---------+
+                |               |
+                |-----+ create  |
+                |     | cluster |
+                |<----+ handle  |
+                |               |
+                |-----+ read    |
+                |     | config  |
+                |<----+ file    |
+                |               |
+                |    connect    |
+                |-------------->|
+                |               |
+                |<--------------|
+                |   connected   |
+                |               |
+
+
+Once connected, your app can invoke methods that require a cluster handle, but
+don't require an I/O context. For example, once you have a cluster handle and
+a connection, you can: 
+
+- Get cluster statistics
+- Use Pool Operation (exists, create, list, delete)
+- Get and set the configuration
+
+The main difference in the various ``librados`` bindings is between C and the
+object-oriented binds for C++, Java and Python. The object-oriented bindings use
+objects to represent cluster handles, IO Contexts, iterators, exceptions, etc.
+
+
+C Example
+---------
+
+For C, creating a simple cluster handle using the ``admin`` user, configuring
+it and connecting to the cluster might look something like this: 
+
+.. code-block:: c
+
+       #include <stdio.h>
+       #include <string.h>
+       #include <rados/librados.h>
+
+       main (const char argv**) 
+       {
+               /* Declare the cluster handle. */
+               rados_t cluster;
+               int err;
+      
+               /* Initialize the cluster handle with the "admin" user */  
+               err = rados_create(&cluster, "admin");
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: Couldn't create the cluster handle! %s\n", argv[0], strerror(-err));
+                       exit(EXIT_FAILURE);
+               } else {
+                       printf("\nCreated a cluster handle.\n");
+               }
+
+               /* Read a Ceph configuration file to configure the cluster handle. */
+               err = rados_conf_read_file(cluster, "/etc/ceph/ceph.conf");
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: cannot read config file: %s\n", argv[0], strerror(-err));
+                       exit(EXIT_FAILURE);
+               } else {
+                       printf("\nRead the config file.\n");
+               }
+
+               /* Read command line arguments */
+               err = rados_conf_parse_argv(cluster, argc, argv);
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: cannot parse command line arguments: %s\n", argv[0], strerror(-err));
+                       exit(EXIT_FAILURE);
+               } else {
+                       printf("\nRead the command line arguments.\n");
+               }
+
+               /* Connect to the cluster */
+               err = rados_connect(cluster);
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: cannot connect to cluster: %s\n", argv[0], strerror(-err));
+                       exit(EXIT_FAILURE);
+               } else {
+                       printf("\nConnected to the cluster.\n");
+               }
+
+       }
+
+Compile your client and be sure to include the ``rados`` library 
+using ``-lrados``. For example:: 
+
+       gcc ceph-client.c -lrados -o ceph-client
+
+
+C++ Example
+-----------
+
+For C++, a simple cluster handle using the ``admin`` user requires you to
+initialize a ``Rados`` cluster handle object:
+
+.. code-block:: c++
+
+       #include <iostream>
+       #include <string>
+       #include <rados/librados.hpp>
+
+       int main(int argc, const char **argv)
+       {
+               int ret = 0;
+
+               /* Declare the cluster handle. */       
+               librados::Rados cluster;
+               
+               /* Initialize the cluster handle with the "admin" user */  
+               {
+                       ret = cluster.init("admin");
+                       if (ret < 0) {
+                               std::cerr << "Couldn't initialize the cluster handle! error " << ret << std::endl;
+                               ret = EXIT_FAILURE;
+                               return 1;
+                       } else {
+                               std::cout << "Created a cluster handle." << std::endl;
+                       }
+               }
+
+               /* Read a Ceph configuration file to configure the cluster handle. */   
+               {       
+                       ret = cluster.conf_read_file("/etc/ceph/ceph.conf");    
+                       if (ret < 0) {
+                               std::cerr << "Couldn't read the Ceph configuration file! error " << ret << std::endl;
+                               ret = EXIT_FAILURE;
+                               return 1;
+                       } else {
+                               std::cout << "Read the Ceph configuration file." << std::endl;
+                       }
+               }
+               
+               /* Read command line arguments */
+               {
+                       ret = cluster.conf_parse_argv(argc, argv);
+                       if (ret < 0) {
+                               std::cerr << "Couldn't parse command line options! error " << ret << std::endl;
+                               ret = EXIT_FAILURE;
+                               return 1;
+                       } else {
+                               std::cout << "Parsed command line options." << std::endl;
+                       }
+               }
+       
+               /* Connect to the cluster */
+               {
+                       ret = cluster.connect();
+                       if (ret < 0) {
+                               std::cerr << "Couldn't connect to cluster! error " << ret << std::endl;
+                               ret = EXIT_FAILURE;
+                               return 1;
+                       } else {
+                               std::cout << "Connected to the cluster." << std::endl;
+                       }
+               }
+       
+               return 0;
+       }
+       
+
+
+Compile the source; then, link the ``rados`` library in using ``-lrados``. 
+For example::
+
+       g++ -g -c ceph-client.cc -o ceph-client.o
+       g++ -g ceph-client.o -lrados -o ceph-client
+
+
+
+Python Example
+--------------
+
+Python uses the ``admin`` user and the ``ceph`` cluster name by default. The
+wrapper converts C-based errors into exceptions.
+
+
+.. code-block:: python
+
+       import rados
+
+       try:
+               cluster = rados.Rados()
+               print "Created cluster handle."
+
+               cluster.conf_read_file("/etc/ceph/ceph.conf")
+               print "Read Ceph configuration file."
+
+               cluster.connect()
+       
+       except TypeError:
+               print "Encountered an error."
+       finally:
+               print "Connected to the cluster."
+
+
+Java Example
+------------
+
+Java requires you to specify the user ID, and uses the ``ceph`` cluster name by
+default . The wrapper converts C-based errors into exceptions.
+
+.. code-block:: java
+
+       import com.ceph.rados.Rados;
+       import com.ceph.rados.RadosException;
+       
+       import java.io.File;
+       
+       public class CephClient {
+               public static void main (String args[]){
+       
+                       try {
+                               Rados cluster = new Rados("admin");
+                               System.out.println("Created a handle.");            
+                   
+                               File f = new File("/etc/ceph/ceph.conf");
+                               cluster.confReadFile(f);
+                               System.out.println("Read the configuration file.");
+
+                               cluster.connect();
+                               System.out.println("Connected to the cluster.");            
+
+                       } catch (RadosException e) {
+                               System.out.println(e.getMessage() + ": " + e.getReturnValue());
+                       }
+               }
+       }
+
+
+
+Step 3: Creating an I/O Context
+===============================
+
+Once your app has a cluster handle and a connection to a Ceph Storage Cluster,
+you may create an I/O Context and begin reading and writing data. An I/O Context
+binds the connection to a specific pool. The user ID must have appropriate
+`CAPS`_ permissions to access the specified pool. For example, a user with read
+access but not write access will only be able to read data.
+
+- Write/read data and extended attributes
+- List and iterate over objects and extended attributes
+- Shapshot pools, list snapshots, etc.
+
+
+.. ditaa:: +---------+     +---------+     +---------+
+           | Client  |     | Monitor |     |   OSD   |
+           +---------+     +---------+     +---------+
+                |               |               |
+                |-----+ create  |               |
+                |     | I/O     |               | 
+                |<----+ context |               |              
+                |               |               |
+                |  write data   |               |
+                |---------------+-------------->|
+                |               |               |
+                |  write ack    |               |
+                |<--------------+---------------|
+                |               |               |
+                |  write xattr  |               |
+                |---------------+-------------->|
+                |               |               |
+                |  xattr ack    |               |
+                |<--------------+---------------|
+                |               |               |
+                |   read data   |               |
+                |---------------+-------------->|
+                |               |               |
+                |   read ack    |               |
+                |<--------------+---------------|
+
+
+RADOS enables you to interact both synchronously and asynchronously. Once your
+app has an I/O Context, read/write operations only require you to know the
+object/xattr name. The CRUSH algorithm encapsulated in ``librados`` uses the
+cluster map to identify the appropriate OSD. The OSDs handle the replication, 
+as described in `Smart Daemons Enable Hyperscale`_. The mapping of objects to
+placement groups is also performed by the library as described in 
+`Calculating PG IDs`_.
+
+The following examples use the default ``data`` pool. However, you may also
+use the API to list pools, ensure they exist, or create and delete pools.
+
+.. important:: Use caution when deleting pools with this API. If you delete
+   a pool, the pool and ALL DATA in the pool will be lost.
+
+
+C Example
+---------
+
+
+.. code-block:: c
+
+       #include <stdio.h>
+       #include <string.h>
+       #include <rados/librados.h>
+
+       main (const char argv**) 
+       {
+               /* Continued from previous C example, where cluster handle and
+                  connection are established. First declare an I/O Context. */
+
+               rados_ioctx_t io;
+               char *poolname = "data";
+       
+               err = rados_ioctx_create(cluster, poolname, &io);
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: cannot open rados pool %s: %s\n", argv[0], poolname, strerror(-err));
+                       rados_shutdown(cluster);
+                       exit(EXIT_FAILURE);
+               } else {
+                       printf("\nCreated I/O context.\n");
+               }
+       
+               err = rados_write_full(io, "hw", "Hello World!", 12);
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: Cannot write object. %s %s\n", argv[0], poolname, strerror(-err));
+                       rados_ioctx_destroy(io);
+                       rados_shutdown(cluster);
+                       exit(1);
+               } else {
+                       printf("\nWrote \"Hello World\" to object \"hw\".\n");
+               }
+       
+               char xattr[5] = "en_US";
+               err = rados_setxattr(io, "hw", "lang", xattr, 5);
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: Cannot write xattr. %s %s\n", argv[0], poolname, strerror(-err));
+                       rados_ioctx_destroy(io);
+                       rados_shutdown(cluster);
+                       exit(1);
+               } else {
+                       printf("\nWrote \"en_US\" to xattr \"lang\" for object \"hw\".\n");
+               }
+       
+       
+               char read_res[100];
+               err = rados_read(io, "hw", read_res, 12, 0);
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: Cannot read object. %s %s\n", argv[0], poolname, strerror(-err));
+                       rados_ioctx_destroy(io);
+                       rados_shutdown(cluster);
+                       exit(1);
+               } else {
+                       printf("\nRead object \"hw\". The contents are:\n %s \n", read_res);
+               }
+       
+               char xattr_res[100];
+               err = rados_getxattr(io, "hw", "lang", xattr_res, 5);
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: Cannot read xattr. %s %s\n", argv[0], poolname, strerror(-err));
+                       rados_ioctx_destroy(io);
+                       rados_shutdown(cluster);
+                       exit(1);
+               } else {
+                       printf("\nRead xattr \"lang\" for object \"hw\". The contents are:\n %s \n", xattr_res);
+               }
+
+               err = rados_rmxattr(io, "hw", "lang");
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: Cannot remove xattr. %s %s\n", argv[0], poolname, strerror(-err));
+                       rados_ioctx_destroy(io);
+                       rados_shutdown(cluster);
+                       exit(1);
+               } else {
+                       printf("\nRemoved xattr \"lang\" for object \"hw\".\n");
+               }
+
+               err = rados_remove(io, "hw");
+               if (err < 0) {
+                       fprintf(stderr, "%s: Cannot remove object. %s %s\n", argv[0], poolname, strerror(-err));
+                       rados_ioctx_destroy(io);
+                       rados_shutdown(cluster);
+                       exit(1);
+               } else {
+                       printf("\nRemoved object \"hw\".\n");
+               }
+
+       }
+
+
+
+
+
+
+Step 4: Closing Sessions
+========================
+
+
+
+
+.. _user ID: ../../operations/authentication#cephx-commandline-options
+.. _CAPS: ../../operations/auth-intro#ceph-authorization-caps
+.. _Installation (Quick): ../../../start
+.. _Smart Daemons Enable Hyperscale: ../../../architecture#smart-daemons-enable-hyperscale
+.. _Calculating PG IDs: ../../../architecture#calculating-pg-ids
\ No newline at end of file