k8s 集群部署rook-ceph存储系统及使用

一、Rook 、ceph简介

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Ceph分布式存储系统

Ceph是一种高度可扩展的分布式存储解决方案，提供对象、文件和块存储。在每个存储节点上，您将找到Ceph存储对象的文件系统和Ceph OSD(对象存储守护程序)进程。在Ceph集群上，您还可以找到Ceph MON(监控)守护程序，它们确保Ceph集群保持高可用性。

Rook
Rook 是一个开源的cloud-native storage编排, 提供平台和框架；为各种存储解决方案提供平台、框架和支持，以便与云原生环境本地集成。
Rook 将存储软件转变为自我管理、自我扩展和自我修复的存储服务，它通过自动化部署、引导、配置、置备、扩展、升级、迁移、灾难恢复、监控和资源管理来实现此目的。
Rook 使用底层云本机容器管理、调度和编排平台提供的工具来实现它自身的功能。
Rook 目前支持Ceph、NFS、Minio Object Store和CockroachDB。

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二、前期准备

1.已有一个可以正常跑应用的k8s集群

2.在集群中至少有三个节点可用，满足ceph高可用要求，并且服务器具备一块未格式化未分区的硬盘。

3.rook-ceph项目地址：https://github.com/rook/rook

https://github.com/rook/rook/blob/master/Documentation/ceph-quickstart.md 部署文档

4.rook使用存储方式

rook默认使用所有节点的所有资源，rook operator自动在所有节点上启动OSD设备，Rook会用如下标准监控并发现可用设备：

• 设备没有分区
• 设备没有格式化的文件系统
• Rook不会使用不满足以上标准的设备。另外也可以通过修改配置文件，指定哪些节点或者设备会被使用。

三、部署Rook Operator

需要用到的镜像，部署服务前首先得将镜像导入
rook/ceph:v1.4.1

ceph/ceph:v15.2.4

quay.io/cephcsi/cephcsi:v3.1.0

#github clone项目部署文件,可以指定不同的版本，如果不指定默认则克隆Master分支测试1.4.1版本pv可以动态创建
git clone --single-branch --branch v1.4.1 https://github.com/rook/rook.git
#移动到项目目录下
cd rook/cluster/examples/kubernetes/ceph

#所有的pod都会在rook-ceph命名空间下创建
kubectl create -f common.yaml

#部署Rook操作员
kubectl create -f operator.yaml

#创建Rook Ceph集群
kubectl create -f cluster.yaml

#部署Ceph toolbox 命令行工具
#默认启动的Ceph集群，是开启Ceph认证的，这样你登陆Ceph组件所在的Pod里，是没法去获取集群状态，以及执行CLI命令，这时需要部署Ceph toolbox，命令如下
kubectl create -f toolbox.yaml

#进入ceph tool容器
kubectl exec -it pod/rook-ceph-tools-545f46bbc4-qtpfl -n rook-ceph bash

#查看ceph状态
ceph status

#至此已经部署完成了，查看rook-ceph命名空间下的pod，首先看pod的情况，有operator、mgr、agent、discover、mon、osd、tools，且osd-prepare是completed的状态，其它是running的状态：

#暴露方式有多种选择适合自己的一个即可
https://github.com/rook/rook/blob/master/Documentation/ceph-dashboard.md

#执行完cluster.yaml后rook会自动帮我们创建ceph的Dashboard，pod及service如下图,默认dashboard为ClusterIP，需要我们改为NodePort对外暴露服务。
kubectl  edit svc rook-ceph-mgr-dashboard -n rook-ceph

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四、访问Web Ceph Dashboard

访问地址，注意是https，http会访问不成功
https://192.168.10.215:32111/#/dashboard

默认用户名为
admin

密码获取方式执行如下命令
kubectl -n rook-ceph get secret rook-ceph-dashboard-password -o jsonpath="{['data']['password']}" | base64 --decode && echo

Ceph Dashboard首页，点击首页小齿轮修改admin的密码

五、ceph分布式存储使用

• RBD

1.安装rbd插件storageclass
 kubectl  apply -f /opt/k8s-install-tool/rook-ceph/rook/cluster/examples/kubernetes/ceph/csi/rbd/storageclass.yaml
2.查看创建rbd结果
kubectl  get storageclasses.storage.k8s.io

3.创建pvc指定storageClassName为rook-ceph-block

• CEPHFS安装使用

1.安装cephfs元数据存储池及插件storageclass

kubectl  apply -f /opt/k8s-install-tool/rook-ceph/rook/cluster/examples/kubernetes/ceph/filesystem.yaml
kubectl  apply -f /opt/k8s-install-tool/rook-ceph/rook/cluster/examples/kubernetes/ceph/csi/cephfs/storageclass.yaml

2.以pod的形式部署在rook-ceph命名空间中，会有两个pod。
kubectl -n rook-ceph get pod -l app=rook-ceph-mds

NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
rook-ceph-mds-myfs-a-6b9cc74d4d-tgvv6   1/1     Running   0          14m
rook-ceph-mds-myfs-b-6b885f5884-qw8tk   1/1     Running   0          14m

3.查看创建rbd结果
kubectl  get storageclasses.storage.k8s.io

NAME              PROVISIONER                     RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE   ALLOWVOLUMEEXPANSION   AGE
rook-ceph-block   rook-ceph.rbd.csi.ceph.com      Delete          Immediate           true                   18h
rook-cephfs       rook-ceph.cephfs.csi.ceph.com   Delete          Immediate           true                   13m

4.cephfs使用和rbd一样指定storageClassName的值即可，需要注意的是rbd只支持ReadWriteOnce，cephfs可以支持ReadWriteMany。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  namespace: default
  name: "airflow-service-log-pvc"
spec:
  accessModes:
    #- ReadWriteOnce
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi
  storageClassName: rook-cephfs

知识点：

pv的三种访问模式
ReadWriteOnce，RWO，仅可被单个节点读写挂载
ReadOnlyMany，ROX，可被多节点同时只读挂载
ReadWriteMany，RWX，可被多节点同时读写挂载

pv回收策略
Retain，保持不动，由管理员手动回收
Recycle，空间回收，删除所有文件，仅NFS和hostPath支持
Delete，删除存储卷，仅部分云端存储支持

六、故障修复

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rook-ceph-crashcollector-k8s-master3-offline-217-d9ff847442ng7p  一直处于init状态，输入命令查看pod启动状态 kubectl  describe  pod rook-ceph-crashcollector-k8s-master3-offline-217-d9ff847442ng7p -n rook-ceph报错信息如下：
MountVolume.SetUp failed for volume "rook-ceph-crash-collector-keyring" : secret "rook-ceph-crash-collector-keyring" not foun
修复过程：
删除集群 
 kubectl  delete -f cluster.yaml
之后会一直卡在删除的阶段。
kubectl  edit customresourcedefinitions.apiextensions.k8s.io cephclusters.ceph.rook.io 
删除文件中状态两行

每个节点都需要执行
rm -rf /var/lib/rook/*
rm -rf /var/lib/kubelet/plugins/rook-ceph.*
rm -rf /var/lib/kubelet/plugins_registry/rook-ceph.*

重新安装，再次查看
kubectl create -f common.yaml

kubectl create -f operator.yaml

kubectl create -f cluster.yaml

2.现象：rook-ceph部分容器为一直创建的状态

排查过程：查看pod状态后发现缺少rook-ceph-csi-config文件，github相关资料https://github.com/rook/rook/issues/6162。大概原因是由于服务器重启或者是服务器发生抖动，导致pod飘逸重建。重建失败

解决方法：

kubectl delete -f rook/cluster/examples/kubernetes/ceph/operator.yaml 

kubectl apply -f rook/cluster/examples/kubernetes/ceph/common.yaml

kubectl apply -f rook/cluster/examples/kubernetes/ceph/operator.yaml

3.清理ceph集群

每个节点都需要执行
rm -rf /var/lib/rook/*
rm -rf /var/lib/kubelet/plugins/rook-ceph.*
rm -rf /var/lib/kubelet/plugins_registry/rook-ceph.*
https://rook.io/docs/rook/v1.4/ceph-teardown.html

七、ceph 历史报错回收

使用ceph -s查看集群状态，发现一直有如下报错，且数量一直在增加

经查当前系统运行状态正常，判断这里显示的应该是历史故障，处理方式如下：

查看历史crash
ceph crash ls-new

根据ls出来的id查看详细信息
ceph crash info 

将历史crash信息进行归档，即不再显示
ceph crash archive 

归档所有信息
ceph crash archive-all

八、ceph基础运维命令

进入rook-ceph命令行工具pod

kubectl  exec -it rook-ceph-tools-6bdcd78654-tvl5j  bash -n rook-ceph

检查Ceph集群状态
ceph -s

如果需要实时观察Ceph集群状态变化，可使用如下命令
ceph -w 

检查集群容量使用情况
ceph df

查看集群OSD配置
ceph osd df

查看OSD在集群布局中的设计分布
ceph osd tree

列式pool列表
ceph osd lspools

九、rook-ceph开启S3 API接口

创建过程：
cd /opt/k8s-install/rook/cluster/examples/kubernetes/ceph
创建对象存储，Rook操作员将创建启动服务所需的所有池和其他资源。这可能需要三四分钟才能完成
kubectl create -f object.yaml 
kubectl -n rook-ceph get pod -l app=rook-ceph-rgw

创建存储桶，客户端可以在其中读取和写入对象。可以通过定义存储类来创建存储桶，类似于块存储和文件存储所使用的模式。首先，定义允许对象客户端创建存储桶的存储类。存储类定义对象存储系统，存储桶保留策略以及管理员所需的其他属性
kubectl create -f storageclass-bucket-delete.yaml 

创建申请声明。基于此存储类，对象客户端现在可以通过创建对象存储桶声明(OBC)来请求存储桶。创建OBC后，Rook-Ceph存储桶配置程序将创建一个新存储桶。请注意，OBC引用了上面创建的存储类。
kubectl create -f object-bucket-claim-delete.yaml 

创建集群外部访问
Rook设置了对象存储，因此Pod可以访问群集内部。如果您的应用程序在集群外部运行，则需要通过来设置外部服务NodePort。
首先，请注意将RGW公开到群集内部的服务。我们将保留该服务不变，并为外部访问创建一个新服务。
创建之前修改rgw-external.yaml，配置一个固定的nodeport端口例如38000
kubectl create -f rgw-external.yaml 

创建一个用户 
如果您需要创建一组独立的用户凭据来访问S3端点，请创建一个CephObjectStoreUser。该用户将使用S3 API连接到集群中的RGW服务。用户将独立于您可能在本文档前面的说明中创建的任何对象存储桶声明。

kubectl create -f object-user.yaml 

获取用户的AccessKey和SecretKey
这里建议先print 打印出来，之后再echo "xxxx"  | base64 --decode
kubectl -n rook-ceph get secret rook-ceph-object-user-my-store-my-user -o yaml | grep AccessKey | awk '{print $2}' | base64 --decode 
kubectl -n rook-ceph get secret rook-ceph-object-user-my-store-my-user -o yaml | grep SecretKey | awk '{print $2}' | base64 --decode

最终提供访问的地址及认证信息

例如：
access_key = 'BMXG3WP8JA9D1GSD2AJJ'
secret_key = 'vl32x2t0sBxy0BEgcY9Iz442HK2HobPTNw4T99yK'
host = '192.168.10.237:38000'

十、rook-ceph1.4.1 升级到1.4.8

步骤很简单只需要导入两个镜像，之后重新apply operator.yaml即可，rook会自动检查并升级重启
 
docker load -i cephcsi.tar
docker load -i rook-ceph.tar
kubectl apply -f operator.yaml