[ceph] ceph之分布式存储

分布式存储的类型

●块存储（例如硬盘，一般是一个存储被一个服务器挂载使用，适用于容器或虚拟机存储卷分配、日志存储、文件存储）
就是一个裸设备，用于提供没有被组织过的存储空间，底层以分块的方式来存储数据

●文件存储（例如NFS，解决块存储无法共享问题，可以一个存储被多个服务器同时挂载，适用于目录结构的存储、日志存储）
是一种数据的组织存放接口，一般是建立在块级别的存储结构之上，以文件形式来存储数据，而文件的元数据和实际数据是分开存储的

●对象存储（例如OSS，一个存储可以被多服务同时访问，具备块存储的高速读写能力，也具备文件存储共享的特性，适用图片存储、视频存储）
基于API接口提供的文件存储，每一个文件都是一个对象，且文件大小各不相同的，文件的元数据和实际数据是存放在一起的

一、Ceph 相关知识

1.1?Ceph 简介

Ceph使用C++语言开发，是一个开放、自我修复和自我管理的开源分布式存储系统。具有高扩展性、高性能、高可靠性的优点。

Ceph目前已得到众多云计算厂商的支持并被广泛应用。RedHat及OpenStack，Kubernetes都可与Ceph整合以支持虚拟机镜像的后端存储。
粗略估计，我国70%—80%的云平台都将Ceph作为底层的存储平台，由此可见Ceph俨然成为了开源云平台的标配。目前国内使用Ceph搭建分布式存储系统较为成功的企业有华为、阿里、中兴、华三、浪潮、中国移动、网易、乐视、360、星辰天合存储、杉岩数据等

1.2?Ceph 优势?

●高扩展性：去中心化，支持使用普通X86服务器，支持上千个存储节点的规模，支持TB到EB级的扩展。
●高可靠性：没有单点故障，多数据副本，自动管理，自动修复。
●高性能：摒弃了传统的集中式存储元数据寻址的方案，采用 CRUSH 算法，数据分布均衡，并行度高。
●功能强大：Ceph是个大一统的存储系统，集块存储接口（RBD）、文件存储接口（CephFS）、对象存储接口（RadosGW）于一身，因而适用于不同的应用场景。?

1.3?Ceph 架构?

客户端（主机/虚拟机/容器/应用程序APP）：在Ceph中进行数据读写的终端。

LibRADOS对象访问接口：提供访问存储接口给客户端使用。Ceph默认提供三个接口：RBD块存储接口、RGW对象存储接口、CephFS文件存储接口。还支持用户使用java、python、C、C++等编程语言二次开发自定义访问接口。

RADOS基础存储系统（统一存储池）：提供存储能力的。Ceph中一切都是以对象(object)形式存储的。RADOS就是负责存储这些对象的，并保证数据的一致性和可靠性。

1.4?Ceph 核心组件?

OSD(ceph-osd)：负责存储数据和管理数据，一般一个磁盘对应一个OSD，还负责响应客户端的读写请求
Monitor(ceph-mon)：负责保存OSD的元数据，维护Ceph集群状态的各种映射视图Map(监控全局状态)，还负责管理客户端的认证和授权
Manager(ceph-mgr)：负责跟踪Ceph集群性能状态和监控指标，暴露接口给外部监控系统获取监控指标数据
MDS(ceph-mds)：负责保存CephFS文件存储系统的元数据，管理目录结构，仅在使用CephFS文件存储接口功能的时候使用

PG(归置组)：可理解成保存OSD位置的索引，一个PG可以包含多个数据对象(object)，一个数据对象只能数据一个PG ? ? ??

Pool(存储池/资源池/数据池)：可理解成存放PG的命名空间namespace，一个Pool可有包含多个PG，同一个Pool里的PG不可以同名，不同的Pool里的PG可以同名

#raft ?paxos 都是一致性选举算法 ? ? ?实现在分布式系统中数据的同步和leader的选举

1.5?OSD的存储引擎?

FileStore：是L版本(12.x)以前版本的唯一可选的OSD存储引擎，将数据对象存储为文件系统的文件，性能上有所不足
BlueStore：是L版本(12.x)开始的默认OSD存储引擎，将数据对象直接存储在块设备上，具有更好的数据读写性能和可靠性?

1.6 Ceph的存储过程

1）文件默认会按照4M大小进行分片成一个或多个数据对象(object)
2）每个数据对象都有一个oid（由文件ID(ino)和分片编号(ono)组成），通过对oid使用HASH算法得到一个16进制的特征码，再除以Pool中的PG总数取余，获取到数据对象的pgid（整体由poolid+pgid组成）
3）通过对pgid使用CRUSH算法得到PG对应的OSD的ID，如果是多副本，则是主从OSD的ID（注：PG与OSD的对应关系是在创建存储池Pool的时候就确定好的）
4）将数据对象存储到对应的OSD里?

1.7?Ceph 版本发行生命周期?

Ceph从Nautilus版本（14.2.0）开始，每年都会有一个新的稳定版发行，预计是每年的3月份发布，每年的新版本都会起一个新的名称（例如，“Mimic”）和一个主版本号（例如，13代表Mimic，因为“M”是字母表的第13个字母）。

版本号的格式为 x.y.z，x 表示发布周期（例如，13 代表 Mimic，17 代表 Quincy），y 表示发布版本类型，即
● x.0.z ：y等于 0，表示开发版本
● x.1.z ：y等于 1，表示发布候选版本（用于测试集群）
● x.2.z ：y等于 2，表示稳定/错误修复版本（针对用户）

1.8?Ceph 集群部署?

目前 Ceph 官方提供很多种部署 Ceph 集群的方法，常用的分别是 ceph-deploy，cephadm 和 二进制：
●ceph-deploy ：一个集群自动化部署工具，使用较久，成熟稳定，被很多自动化工具所集成，可用于生产部署。

●cephadm ：从 Octopus 和较新的版本版本后使用 cephadm 来部署 ceph 集群，使用容器和 systemd 安装和管理 Ceph 集群。目前不建议用于生产环境。

●二进制：手动部署，一步步部署 Ceph 集群，支持较多定制化和了解部署细节，安装难度较大。

二、基于 ceph-deploy 部署 Ceph 集群?

Ceph 生产环境推荐

1、存储集群全采用万兆网络
2、集群网络（cluster-network，用于集群内部通讯）与公共网络（public-network，用于外部访问Ceph集群）分离
3、mon、mds 与 osd 分离部署在不同主机上（测试环境中可以让一台主机节点运行多个组件）
4、OSD 使用 SATA 亦可
5、根据容量规划集群
6、至强E5 2620 V3或以上 CPU，64GB或更高内存
7、集群主机分散部署，避免机柜的电源或者网络故障?

2.1 Ceph 环境规划?

主机名?? ??? ??? ??? ?Public网络?? ??? ??? ??? ?Cluster网络?? ??? ??? ??? ?角色
admin?? ??? ??? ??? ?192.168.136.160?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?admin（管理节点负责集群整体部署）、client
node01?? ??? ??? ??? ?192.168.136.170? ? ? ? ? ? 192.168.100.170? ? ? ? ? ? mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node02?? ??? ??? ??? ?192.168.136.180? ? ? ? ? ? 192.168.100.180? ? ? ? ? ? mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node03?? ??? ??? ??? ?192.168.136.190? ? ? ? ? ? 192.168.100.190? ? ? ? ? ? mon、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
client?? ??? ??? ??? ?192.168.136.195? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? client

2.2 环境准备?

可选步骤：创建 Ceph 的管理用户
useradd cephadm
passwd cephadm

visudo
cephadm ALL=(root) NOPASSWD:ALL

1、关闭 selinux 与防火墙?

systemctl disable --now firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

?2、根据规划设置主机名

hostnamectl set-hostname admin
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
hostnamectl set-hostname node03
hostnamectl set-hostname client

?3、配置 hosts 解析

vim /etc/hosts
192.168.136.160 admin
192.168.136.170 node01
192.168.136.180 node02
192.168.136.190 node03
192.168.136.195 client

?4、安装常用软件和依赖包

yum -y install epel-release

yum -y install yum-plugin-priorities yum-utils ntpdate python-setuptools python-pip gcc gcc-c++ autoconf libjpeg libjpeg-devel libpng libpng-devel freetype freetype-devel libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel glibc glibc-devel glib2 glib2-devel bzip2 bzip2-devel zip unzip ncurses ncurses-devel curl curl-devel e2fsprogs e2fsprogs-devel krb5-devel libidn libidn-devel openssl openssh openssl-devel nss_ldap openldap openldap-devel openldap-clients openldap-servers libxslt-devel libevent-devel ntp libtool-ltdl bison libtool vim-enhanced python wget lsof iptraf strace lrzsz kernel-devel kernel-headers pam-devel tcl tk cmake ncurses-devel bison setuptool popt-devel net-snmp screen perl-devel pcre-devel net-snmp screen tcpdump rsync sysstat man iptables sudo libconfig git bind-utils tmux elinks numactl iftop bwm-ng net-tools expect snappy leveldb gdisk python-argparse gperftools-libs conntrack ipset jq libseccomp socat chrony sshpass

?5、在 admin 管理节点配置 ssh 免密登录所有节点

ssh-keygen
sshpass -p '123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@admin
sshpass -p '123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node01
sshpass -p '123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node02
sshpass -p '123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node03

?6、配置时间同步

vim /etc/chrony.conf
systemctl enable --now chronyd
timedatectl set-ntp true					#开启 NTP
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai		#设置时区
chronyc -a makestep							#强制同步下系统时钟
timedatectl status							#查看时间同步状态
chronyc sources -v							#查看 ntp 源服务器信息
timedatectl set-local-rtc 0					#将当前的UTC时间写入硬件时钟

#重启依赖于系统时间的服务
systemctl restart rsyslog 
systemctl restart crond

#关闭无关服务
systemctl disable --now postfix

?7、设置node01 - 03双网卡

cd /etc/sysconfig/network-scripts/

cp -a ifcfg-ens33  ifcfg-ens35

vim ifcfg-ens35

?

?8、配置 Ceph yum源

cd /opt
wget https://download.ceph.com/rpm-nautilus/el7/noarch/ceph-release-1-1.el7.noarch.rpm --no-check-certificate

rpm -ivh ceph-release-1-1.el7.noarch.rpm --force

cd /etc/yum.repos.d/

cp ceph.repo ceph.repo.bak

sed -i 's#download.ceph.com#mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ceph#' ceph.repo

?

三、部署 Ceph 集群?

1、为所有节点都创建一个 Ceph 工作目录，后续的工作都在该目录下进行?

mkdir -p /etc/ceph

?2、安装 ceph-deploy 部署工具

cd /etc/ceph
yum install -y ceph-deploy

ceph-deploy --version

3、在管理节点为其它节点安装 Ceph 软件包?

#ceph-deploy 2.0.1 默认部署的是 mimic 版的 Ceph，若想安装其他版本的 Ceph，可以用 --release 手动指定版本
cd /etc/ceph
ceph-deploy install --release nautilus node0{1..3} admin

#ceph-deploy install 本质就是在执行下面的命令：
yum clean all
yum -y install epel-release
yum -y install yum-plugin-priorities
yum -y install ceph-release ceph ceph-radosgw

#也可采用手动安装 Ceph 包方式，在其它节点上执行下面的命令将 Ceph 的安装包都部署上：
sed -i 's#download.ceph.com#mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ceph#' /etc/yum.repos.d/ceph.repo
yum install -y ceph-mon ceph-radosgw ceph-mds ceph-mgr ceph-osd ceph-common ceph

?4、生成初始配置

#在管理节点运行下述命令，告诉 ceph-deploy 哪些是 mon 监控节点
cd /etc/ceph
ceph-deploy new --public-network 192.168.136.0/24 --cluster-network 192.168.100.0/24 node01 node02 node03

#命令执行成功后会在 /etc/ceph 下生成配置文件
ls /etc/ceph
ceph.conf					#ceph的配置文件
ceph-deploy-ceph.log		#monitor的日志
ceph.mon.keyring			#monitor的密钥环文件

5、在管理节点初始化 mon 节点?

cd /etc/ceph
ceph-deploy mon create node01 node02 node03			#创建 mon 节点，由于 monitor 使用 Paxos 算法，其高可用集群节点数量要求为大于等于 3 的奇数台

ceph-deploy --overwrite-conf mon create-initial		#配置初始化 mon 节点，并向所有节点同步配置
													# --overwrite-conf 参数用于表示强制覆盖配置文件

ceph-deploy gatherkeys node01						#可选操作，向 node01 节点收集所有密钥

#命令执行成功后会在 /etc/ceph 下生成配置文件
ls /etc/ceph
ceph.bootstrap-mds.keyring			#引导启动 mds 的密钥文件
ceph.bootstrap-mgr.keyring			#引导启动 mgr 的密钥文件
ceph.bootstrap-osd.keyring			#引导启动 osd 的密钥文件
ceph.bootstrap-rgw.keyring			#引导启动 rgw 的密钥文件
ceph.client.admin.keyring			#ceph客户端和管理端通信的认证密钥，拥有ceph集群的所有权限
ceph.conf
ceph-deploy-ceph.log
ceph.mon.keyring

#在 mon 节点上查看自动开启的 mon 进程
ps aux | grep ceph
root        1823  0.0  0.2 189264  9216 ?        Ss   19:46   0:00 /usr/bin/python2.7 /usr/bin/ceph-crash
ceph        3228  0.0  0.8 501244 33420 ?        Ssl  21:08   0:00 /usr/bin/ceph-mon -f --cluster ceph --id node03 --setuser ceph --setgroupceph
root        3578  0.0  0.0 112824   988 pts/1    R+   21:24   0:00 grep --color=auto ceph

#在管理节点查看 Ceph 集群状态
cd /etc/ceph
ceph -s
  cluster:
    id:     7e9848bb-909c-43fa-b36c-5805ffbbeb39
    health: HEALTH_WARN
            mons are allowing insecure global_id reclaim
 
  services:
    mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03
    mgr: no daemons active
    osd: 0 osds: 0 up, 0 in
 
  data:
    pools:   0 pools, 0 pgs
    objects: 0 objects, 0 B
    usage:   0 B used, 0 B / 0 B avail
    pgs:

#查看 mon 集群选举的情况
ceph quorum_status --format json-pretty | grep leader
"quorum_leader_name": "node01",

#扩容 mon 节点
ceph-deploy mon add <节点名称>

?

?6、部署能够管理 Ceph 集群的节点（可选）

#可实现在各个节点执行 ceph 命令管理集群
cd /etc/ceph
ceph-deploy --overwrite-conf config push node01 node02 node03		#向所有 mon 节点同步配置，确保所有 mon 节点上的 ceph.conf 内容必须一致

ceph-deploy admin node01 node02 node03			#本质就是把 ceph.client.admin.keyring 集群认证文件拷贝到各个节点

#在 mon 节点上查看
ls /etc/ceph
ceph.client.admin.keyring  ceph.conf  rbdmap  tmpr8tzyc

cd /etc/ceph
ceph -s

?7、部署 osd 存储节点

#主机添加完硬盘后不要分区，直接使用
lsblk 
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0   60G  0 disk 
├─sda1   8:1    0  500M  0 part /boot
├─sda2   8:2    0    4G  0 part [SWAP]
└─sda3   8:3    0 55.5G  0 part /
sdb      8:16   0   20G  0 disk 
sdc      8:32   0   20G  0 disk 
sdd      8:48   0   20G  0 disk 

#如果是利旧的硬盘，则需要先擦净（删除分区表）磁盘（可选，无数据的新硬盘可不做）
cd /etc/ceph
ceph-deploy disk zap node01 /dev/sdb
ceph-deploy disk zap node02 /dev/sdb
ceph-deploy disk zap node03 /dev/sdb

#添加 osd 节点
ceph-deploy --overwrite-conf osd create node01 --data /dev/sdb
ceph-deploy --overwrite-conf osd create node02 --data /dev/sdb
ceph-deploy --overwrite-conf osd create node03 --data /dev/sdb

#查看 ceph 集群状态
ceph -s
  cluster:
    id:     7e9848bb-909c-43fa-b36c-5805ffbbeb39
    health: HEALTH_WARN
            no avtive mgr
 
  services:
    mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03 (age 119m)
    mgr: no daemons active
    osd: 3 osds: 3 up (since 35s), 3 in (since 35s)
 
  data:
    pools:   0 pools, 0 pgs
    objects: 0 objects, 0 B
    usage:   3.0 GiB used, 57 GiB / 60 GiB avail
    pgs: 


ceph osd stat
ceph osd tree
rados df
ssh root@node01 systemctl status ceph-osd@0
ssh root@node02 systemctl status ceph-osd@1
ssh root@node03 systemctl status ceph-osd@2

ceph osd status    #查看 osd 状态，需部署 mgr 后才能执行
+----+--------+-------+-------+--------+---------+--------+---------+-----------+
| id |  host  |  used | avail | wr ops | wr data | rd ops | rd data |   state   |
+----+--------+-------+-------+--------+---------+--------+---------+-----------+
| 0  | node01 | 1025M | 18.9G |    0   |     0   |    0   |     0   | exists,up |
| 1  | node02 | 1025M | 18.9G |    0   |     0   |    0   |     0   | exists,up |
| 2  | node03 | 1025M | 18.9G |    0   |     0   |    0   |     0   | exists,up |
+----+--------+-------+-------+--------+---------+--------+---------+-----------+

ceph osd df    #查看 osd 容量，需部署 mgr 后才能执行
ID CLASS WEIGHT  REWEIGHT SIZE   RAW USE DATA    OMAP META  AVAIL  %USE VAR  PGS STATUS 
 0   hdd 0.01949  1.00000 20 GiB 1.0 GiB 1.8 MiB  0 B 1 GiB 19 GiB 5.01 1.00   0     up 
 1   hdd 0.01949  1.00000 20 GiB 1.0 GiB 1.8 MiB  0 B 1 GiB 19 GiB 5.01 1.00   0     up 
 2   hdd 0.01949  1.00000 20 GiB 1.0 GiB 1.8 MiB  0 B 1 GiB 19 GiB 5.01 1.00   0     up 
                    TOTAL 60 GiB 3.0 GiB 5.2 MiB  0 B 3 GiB 57 GiB 5.01                 
MIN/MAX VAR: 1.00/1.00  STDDEV: 0


#扩容 osd 节点
cd /etc/ceph
ceph-deploy --overwrite-conf osd create node01 --data /dev/sdc
ceph-deploy --overwrite-conf osd create node02 --data /dev/sdc
ceph-deploy --overwrite-conf osd create node03 --data /dev/sdc
ceph-deploy --overwrite-conf osd create node01 --data /dev/sdd
ceph-deploy --overwrite-conf osd create node02 --data /dev/sdd
ceph-deploy --overwrite-conf osd create node03 --data /dev/sdd

添加 OSD 中会涉及到 PG 的迁移，由于此时集群并没有数据，因此 health 的状态很快就变成 OK，如果在生产环境中添加节点则会涉及到大量的数据的迁移。

?

8、部署 mgr 节点?

#ceph-mgr守护进程以Active/Standby模式运行，可确保在Active节点或其ceph-mgr守护进程故障时，其中的一个Standby实例可以在不中断服务的情况下接管其任务。根据官方的架构原则，mgr至少要有两个节点来进行工作。
cd /etc/ceph
ceph-deploy mgr create node01 node02

ceph -s
  cluster:
    id:     7e9848bb-909c-43fa-b36c-5805ffbbeb39
    health: HEALTH_WARN
            mons are allowing insecure global_id reclaim
 
  services:
    mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03
    mgr: node01(active, since 10s), standbys: node02
    osd: 0 osds: 0 up, 0 in
 

#解决 HEALTH_WARN 问题：mons are allowing insecure global_id reclaim问题：
禁用不安全模式：ceph config set mon auth_allow_insecure_global_id_reclaim false

#扩容 mgr 节点
ceph-deploy mgr create <节点名称>

?

?

9、开启监控模块?

#在 ceph-mgr Active节点执行命令开启
ceph -s | grep mgr

yum install -y ceph-mgr-dashboard

cd /etc/ceph

ceph mgr module ls | grep dashboard

#开启 dashboard 模块
ceph mgr module enable dashboard --force

#禁用 dashboard 的 ssl 功能
ceph config set mgr mgr/dashboard/ssl false

#配置 dashboard 监听的地址和端口
ceph config set mgr mgr/dashboard/server_addr 0.0.0.0
ceph config set mgr mgr/dashboard/server_port 8000

#重启 dashboard
ceph mgr module disable dashboard
ceph mgr module enable dashboard --force

#确认访问 dashboard 的 url
ceph mgr services

#设置 dashboard 账户以及密码
echo "12345678" > dashboard_passwd.txt
ceph dashboard set-login-credentials admin -i dashboard_passwd.txt
  或
ceph dashboard ac-user-create admin administrator -i dashboard_passwd.txt

浏览器访问：http://192.168.136.170:8000 ，账号密码为 admin/12345678

?

10. 测试

浏览器访问：http://192.168.136.170:8000 ，账号密码为 admin/12345678

???????

?