CEPH LIO iSCSI Gateway

参考文档：

1. Ceph Block Device：http://docs.ceph.com/docs/master/rbd/
2. CEPH ISCSI GATEWAY：http://docs.ceph.com/docs/master/rbd/iscsi-overview/
3. USING AN ISCSI GATEWAY：https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_ceph_storage/3/html/block_device_guide/using_an_iscsi_gateway
4. 参考1：https://ceph.com/planet/ceph%E7%9A%84iscsi-gateway/
5. 参考2：http://blog.51cto.com/devingeng/2125656
6. 参考3：https://blog.csdn.net/hedongho/article/details/80573989
7. 参考4：https://www.jianshu.com/p/a6d03fe5290e
8. 参考5，LIO iSCSI Target：https://blog.csdn.net/shajc0504/article/details/40928923
9. CEPH ISCSI三种网关：http://xiaqunfeng.cc/2018/02/28/ceph-iscsi%E7%BD%91%E5%85%B3/
10. tgt方式挂载ceph rbd：https://my.oschina.net/renguijiayi/blog/340666
11. tgtadm使用（tgt方式）：https://blog.csdn.net/chenyulancn/article/details/52993806
12. iscsiadm使用：https://boke.wsfnk.com/archives/360.html

一．TGT && LIO

1. Ceph Block框架

2. Ceph iSCSI基本框架

iSCSI gateway的实现主要有TGT && LIO两种方式。

3. TGT

TGT：Linux target framework，为创建、维护SCSI target 驱动（包括iSCSI、FC、SRP等）提供支持。

1. 工作在用户空间；
2. 在Linux 2.6.38 版本后（含），内核集成了 Linux-IO Target。

在ceph集成原生iscsi之前，通常使用基于用户空间的"scsi-target-utils"套件实现tgt。

基于centos7.x系列，安装"scsi-target-utils"套件后，iscsi并不支持ceph rbd后端存储（通过"tgtadm --lld iscsi --mode system --op show"查看），主要原因是redhat针对套件屏蔽了支持ceph rbd后端存储的代码。

解决方案：通过"rbd map xxx"将ceph rbd挂载到本地后，再通过iscsi tgt的"direct-store"模式发布ceph块存储。

方案缺点："rbd map xxx"挂载ceph rbd是通过"ceph rbd kernel module"的形式，tgt在用户空间实现，导致发布的ceph rbd在内核态与用户态之间频繁切换，影响性能。

4. LIO

LIO：Linux-IO Target，用软件实现各种SCIS Target。

1. 工作在内核空间；
2. 支持较多传输协议，如Fibre Channel（Qlogic，linux3.5）、FCoE（linux3.0）、iSCSI（linux 3.1）、iSER (Mellanox InfiniBand，linux3.10), SRP (Mellanox InfiniBand，linux3.3), USB等；
3. 对 iSCSI RFC 规范的支持非常好，包括完整的错误恢复都有支持；
4. 从内核 3.17 开始引入用户态后端支持，即 TCMU(Target Core Module in Userspace)
5. 在Linux 2.6.38 版本后（含），内核集成了 Linux-IO Target。

本文主要介绍基于LIO的ceph原生iscsi 实现方式，LIO利用用户空间直通（即TCMU）与ceph的librbd库进行交互（tcmu-runner处理LIO TCM后端存储的用户空间端的守护进程，在内核之上多了一个用户态的驱动层，这样只需要根据tcmu的标准来对接接口即可，而不用去直接与内核进行交互），并将rbd image暴露给iSCSI客户端。

二．环境准备

1. 内核/软件要求(iscsi gateway)

1. A running Ceph Luminous or later storage cluster，本文采用：13.2.1 mimic (stable)；
2. RHEL/CentOS 7.5; Linux kernel v4.16 or newer; or the Ceph iSCSI client test kernel，本文采用：CentOS 7.5 with Linux kernel v4.18.8-1.el7.elrepo.x86_64；
3. The following packages must be installed from your Linux distribution's software repository:

   targetcli-2.1.fb47 or newer package，本文采用：2.1.fb47；

   python-rtslib-2.1.fb64 or newer package，本文采用：2.1.fb64-3；

   tcmu-runner-1.3.0 or newer package，本文采用：1.3.0-0.4.2；

   ceph-iscsi-config-2.4 or newer package，本文采用：2.5-1；

   ceph-iscsi-cli-2.5 or newer package，本文采用：2.5-10。

   以上rpm包并不能直接下载，整理本文采用的rpm包如下，链接：https://pan.baidu.com/s/1i-0GLqxjMv3P3c3YYoyhiQ 密码：ncxv

2. 安装要求(iscsi gateway)

1. ntp已部署，selinux已禁用；
2. 除ceph集群需要开放的端口外，另开放tcp 3260（iscsi通信）与tcp 5000（rbd-target-api）端口，本文不启用firewalld或iptables；
3. ceph集群已部署，可参考：https://www.cnblogs.com/netonline/p/9367802.html；
4. 如果iscsi gateway与osd节点没有融合部署，需要复制ceph的配置文件（即/etc/ceph/目录下相关文件）到iscsi gateway所在节点，本文采用融合部署。

3. 主机

Hostname	IP	Service	Remark
ceph01	public：172.30.200.57 cluster：192.30.200.57		centos7.5 with kernel v4.18.7-1
ceph02	public：172.30.200.58 cluster：192.30.200.58		centos7.5 with kernel v4.18.7-1
ceph03	public：172.30.200.59 cluster：192.30.200.59		centos7.5 with kernel v4.18.7-1
ceph-client	172.30.200.50		iscsi-initiator-utils v6.2.0.874-7 device-mapper-multipath v0.4.9-119

4. 修改ceph集群配置参数(option)

针对ceph-mon或osd节点，并没有特殊的iscsi-gateway参数选项，但降低若干默认的检测osd宕机时间，可以有效降低initiator的连接超时。

# 可在ceph-mon节点修改ceph.conf文件后分发到所有节点，如：
[root@ceph01 ~]# su - cephde
[cephde@ceph01 ~]$ cd cephcluster/
[cephde@ceph01 cephcluster]$ cat ceph.conf
# 新增参数
[osd]
osd client watch timeout = 15
osd heartbeat grace = 20
osd heartbeat interval = 5
# 分发，需要重启服务
[cephde@ceph01 cephcluster]$ ceph-deploy admin ceph01 ceph02 ceph03

# 通过ceph-deply节点，在线修改参数，如下：
[cephde@ceph01 cephcluster]$ sudo ceph tell osd.* config set osd_client_watch_timeout 15
[cephde@ceph01 cephcluster]$ sudo ceph tell osd.* config set osd_heartbeat_grace 20
[cephde@ceph01 cephcluster]$ sudo ceph tell osd.* config set osd_heartbeat_interval 5

三．iSCSI Gateway

1. 安装iscsi gateway

# 为了多路径高可用，iscsi gateway在多osd节点部署，下面以ceph01节点为例，其余节点类似，必要时根据节点做调整；
# 下载必需的软件后，利用”yum localinstall *”统一安装，可解决依赖问题
[root@ceph01 ~]# cd ~/ceph-iscsi/
[root@ceph01 ceph-iscsi]# yum localinstall * -y

2. 配置iscsi-gateway.cfg

# 在osd节点/etc/ceph/目录下创建iscsi-gateway.cfg文件，所有iscsi-gateway节点配置内容相同，以ceph01节点为例；
# iscsi-gateway.cfg文件中，只需要根据实际情况修改trusted_ip_list，其是每个iscsi网关上的ip地址列表，用于管理操作，如目标创建，LUN导出等；
# trusted_ip_list可与用于iSCSI数据的ip相同，但条件允许时推荐使用分离的IP
[root@ceph01 ~]# touch /etc/ceph/iscsi-gateway.cfg
[root@ceph01 ~]# vim /etc/ceph/iscsi-gateway.cfg
[config]
# Name of the Ceph storage cluster. A suitable Ceph configuration file allowing
# access to the Ceph storage cluster from the gateway node is required, if not
# colocated on an OSD node.
cluster_name = ceph

# Place a copy of the ceph cluster's admin keyring in the gateway's /etc/ceph
# drectory and reference the filename here
gateway_keyring = ceph.client.admin.keyring


# API settings.
# The API supports a number of options that allow you to tailor it to your
# local environment. If you want to run the API under https, you will need to
# create cert/key files that are compatible for each iSCSI gateway node, that is
# not locked to a specific node. SSL cert and key files *must* be called
# 'iscsi-gateway.crt' and 'iscsi-gateway.key' and placed in the '/etc/ceph/' directory
# on *each* gateway node. With the SSL files in place, you can use 'api_secure = true'
# to switch to https mode.

# To support the API, the bear minimum settings are:
api_secure = false

# Additional API configuration options are as follows, defaults shown.
# api_user = admin
# api_password = admin
# api_port = 5001
trusted_ip_list = 172.30.200.57,172.30.200.58,172.30.200.59 

3. 创建rbd pool

# rbd-target-api依赖于rbd-target-gw，rbd-target-gw服务依赖于”rbd”池的提前建立，且pool的名字必须是”rbd”；
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool create rbd 256

# 创建pool后需要启动pool的属性，如块存储池”rbd”，属性关键字在最后
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool application enable rbd rbd

# 查看pool，或”ceph osd lspools”，” ceph osd pool ls“，”rados df”等
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool get rbd all

4. 启动iscsi-gateway api服务

# 服务需要在所有iscsi-gateway节点启动，以ceph01节点为例；
# 在启动”rbd-target-api”服务的同时，会启动”rbd-target-gw”服务；
# 注意提前创建”rbd” pool，rbd-target-api依赖于rbd-target-gw，rbd-target-gw服务依赖于”rbd”池
[root@ceph01 ~]# systemctl daemon-reload
[root@ceph01 ~]# systemctl enable rbd-target-api
[root@ceph01 ~]# systemctl start rbd-target-api
[root@ceph01 ~]# systemctl status rbd-target-api ; systemctl status rbd-target-gw

5. 创建iscsi-target与rbd image

iscsi-gateway命令行工具gwcli用于创建/配置iscsi-target与rbd image；其余较低级别命令行工具，如targetcli或rbd等，可用于查询配置，但不能用于修改gwcli所做的配置。

创建iscsi-target与rbd image在1个节点操作即可，以下操作在ceph01节点完成。

1）gwcli

# 进入gwcli命令行工具后，通过”ls”可查看目录，通过”cd”可切换目录
[root@ceph01 ~]# gwcli
Warning: Could not load preferences file /root/.gwcli/prefs.bin.
/> ls

2）创建iscsi-target

# 在iscsi-target目录下创建iscsi-target；
# iscsi-target命名规则：iqn.yyyy-mm.:identifier，即iqn.年-月.反转域名:target-name，这里没有域名，采用ip地址替代；
# 在新创建的iscsi-target下，同步生成gateway，host-groups，hosts目录
/> cd /iscsi-target 
/iscsi-target> create iqn.2018-09.172.30.200.5x:iscsi-gw
/iscsi-target> ls

3）创建iscsi-gateway

# 在新创建的iscsi-target下同步生成gateway目录下创建iscsi-gateway；
# iscsi-gateway的ip采用用于iscsi数据的ip，也可与trusted_ip_list设置的ip相同，建议采用前者；
# iscsi-gateway 的名字同主机hostname；
# 为了多路径ha，iscsi-gateway至少配置2个；
# 如果没有使用指定版本的OS或者内核，或者采用ceph-iscsi-test内核时，可在创建iscsi-gateway命令后带上”skipchecks=true”，跳过内核检测
/iscsi-target> cd iqn.2018-09.172.30.200.5x:iscsi-gw/gateways 
/iscsi-target...i-gw/gateways> create ceph01 172.30.200.57
/iscsi-target...i-gw/gateways> create ceph02 172.30.200.58
/iscsi-target...i-gw/gateways> create ceph03 172.30.200.59
/iscsi-target...i-gw/gateways> ls

4）创建rbd image

# 在命令行根目录的disks目录下创建image；
# 创建image时，需要指定pool，image-name与size
/iscsi-target...i-gw/gateways> cd /disks
/disks> create pool=rbd image=disk01 size=10G
/disks> ls

6. 设置initiator

# 在新创建的iscsi-target下同步生成hosts目录下设置initiator；
# initiator-name同iscsi-target命名类似，或在已有initiator客户端的情况下，采用客户端默认的initiator-name，centos系统可查看”/etc/iscsi/initiatorname.iscsi”文件获取；
# 创建initiator-name后，自动进入initiator-name目录
/disks> cd /iscsi-target/iqn.2018-09.172.30.200.5x:iscsi-gw/hosts 
/iscsi-target...scsi-gw/hosts> create iqn.2018-09.172.30.200.50:iscsi-initiator
/iscsi-target...csi-initiator> ls

# 设置CHAP认证（必须），否则iscsi-target会拒绝initiator的登陆请求；
# 在新建的initiator-name目录下设置认证
/iscsi-target...csi-initiator> auth chap=iscsiname/iscsipassword
/iscsi-target...csi-initiator> ls

7. 添加image到initiator

# 在新建的initiator-name目录下向initiator添加image；
# 添加成功后，对应initiator下有可被挂载的lun设备；
# 此时多台iscsi-gateway主机iscsi-gateway ip的tcp 3260端口被监听
/iscsi-target...csi-initiator> disk add rbd.disk01
/iscsi-target...csi-initiator> ls

# 查看全局目录层级，cluster目录针对ceph集群；
# disk与iscsi-target目录针对iscsi-target与rbd image的创建与配置；
# 同时可通过targetcli命令行工具或者ceph的rbd命令查询已完成的配置
/iscsi-target...csi-initiator> cd /
/> ls

四．iSCSI initiator

查看官网，iscsi initiator目前支持linux，windows与vmware esx，这里只针对linux做验证。

1. 安装initiator与multipath工具

# iscsi-initiator-utils是通用initiator套件；
# device-mapper-multipath是多路径工具
[root@ceph-client ~]# yum install iscsi-initiator-utils device-mapper-multipath -y 

2. 设置multipath服务

# 启用multipath服务，生成”/etc/multipath.conf”文件
[root@ceph-client ~]# mpathconf --enable --with_multipathd y

# 在”/etc/multipath.conf”文件新增配置，针对LIO后端存储设置多路径ha
[root@ceph-client ~]# vim /etc/multipath.conf
devices {
        device {
                vendor                "LIO-ORG"
                hardware_handler       "1 alua"
                path_grouping_policy    "failover"
                path_selector           "queue-length 0"
                failback                60
                path_checker           tur
                prio                   alua
                prio_args               exclusive_pref_bit
                fast_io_fail_tmo         25
                no_path_retry           queue
        }
}

# 重新加载multinpath服务
[root@ceph-client ~]# systemctl reload multipathd 

3. iscsi discovery

1）设置chap认证

# 开启initiator的chap认证，并设置username/password，与iscsi-target设置保持一致；
# CHAP Settings部分，涉及57/61/62行
[root@ceph-client ~]# vim /etc/iscsi/iscsid.conf
node.session.auth.authmethod = CHAP
node.session.auth.username = iscsiname
node.session.auth.password = iscsipassword 

2）设置initiatoe-name

# 设置initiator-name，保持与iscsi-target设置的initiator-name一致
[root@ceph-client ~]# vim /etc/iscsi/initiatorname.iscsi
InitiatorName=iqn.2018-09.172.30.200.50:iscsi-initiator 

3）发现iscsi-target

# 发现iscsi存储：iscsiadm -m discovery -t st -p ISCSI_IP，ISCSI_IP默认采用3260端口；
# 查看iscsi发现记录：iscsiadm -m node
# 删除iscsi发现记录：iscsiadm -m node -o delete -T LUN_NAME -p ISCSI_IP
[root@ceph-client ~]# iscsiadm -m discovery -t st -p 172.30.200.57

4）登陆iscsi-target

# 登录iscsi存储：iscsiadm -m node -T LUN_NAME -p ISCSI_IP -l
# 登出iscsi存储：iscsiadm -m node -T LUN_NAME -p ISCSI_IP -u
# 显示会话情况：iscsiadm -m session
[root@ceph-client ~]# iscsiadm -m node -T iqn.2018-09.172.30.200.5x:iscsi-gw -l

# 1个后端存储，通过3条路径连接
[root@ceph-client ~]# multipath -ll

# 通过多路径连接后端存储，生成多个盘符；
# 通过multipath服务汇聚，生成盘符/dev/mapper/mpathx，mount时间直接使用；
# 或：lsscsi
[root@ceph-client ~]# fdisk -l

4. mount验证

# 创建分区，分区类型与大小默认即可；
# 保存退出后会有1个报错，可忽略
[root@ceph-client ~]# fdisk /dev/mapper/mpatha 
Command (m for help): n
Select (default p): 
Partition number (1-4, default 1): 
First sector (8192-20971519, default 8192): 
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (8192-20971519, default 20971519): 

Command (m for help): w

# 格式化分区
[root@ceph-client ~]# mkfs.xfs /dev/mapper/mpatha1

# 挂载分区
[root@ceph-client ~]# mount /dev/mapper/mpatha1 /mnt

# 查看挂载情况
[root@ceph-client ~]# df -Th

5. 设置开机启动挂载

# filesystem parameters列设置挂载时间；
# noatime：禁止更新文件与目录的inode访问时间，以获得更快的访问速度；
# _netdev：标识文件系统位于网络上，防止网络启动前挂载
[root@ceph-client ~]# vim /etc/fstab
# rbd
/dev/mapper/mpatha1 /mnt                    xfs    noatime,_netdev        0 0

五．iSCSI Gateway Monitoring

ceph提供了1个监控导出的rbd image的性能的工具gwtop。

gwtop类似top，可显示通过iSCSI导出到客户端的rbd image的聚合性能指标，度量值取自Performance Metrics Domain Agent (PMDA)。Linux-IO target (LIO) PMDA信息列出每个导出的rbd image与客户端的连接，以及关联的I/O值。

1. 安装gwtop

# 在已部署iscsi-gateway的节点安装，以ceph01节点为例；
# pcp是性能采集工具，pcp-pmda-lio是agent
[root@ceph01 ~]# yum install ceph-iscsi-tools pcp pcp-pmda-lio -y

# 启动服务
[root@ceph01 ~]# systemctl enable pmcd
[root@ceph01 ~]# systemctl start pmcd
[root@ceph01 ~]# systemctl status pmcd

# 注册pcp-pmda-lio agent
[root@ceph01 ~]# cd /var/lib/pcp/pmdas/lio
[root@ceph01 lio]# ./Install

2. gwtop输出样例

# 在client列中，”(CON)”表示initiator已连接到iscsi-gateway，”-multi-”表示多client连接到单rbd image；
# 可以通过在client写入数据，如”dd”命令查看gwtop的输出
[root@ceph01 lio]# gwtop