【Distributed】分布式Ceph存储系统

文章目录

  • 一、存储基础
    • 1. 单机存储设备
      • 1.1 DAS
      • 1.2 NAS
      • 1.3 SAN
      • 1.4 单机存储的问题
      • 1.5 商业存储解决方案
    • 2. 分布式存储(软件定义的存储 SDS )
      • 分布式存储的类型
    • 3. Ceph 简介
    • 4. Ceph 优势
    • 5. Ceph 架构
    • 6. Ceph 核心组件
    • 7. OSD 存储后端
      • 7.1 Filestore
      • 7.2 Bluestore
    • 8. Ceph 数据的存储过程
    • 9. Ceph 版本发行生命周期
    • 10. Ceph 集群部署
  • 二、基于 ceph-deploy 部署 Ceph 集群
    • 1. Ceph 生产环境推荐
    • 2. Ceph 环境规划
    • 3. Ceph 部署过程
      • 3.1 环境准备
      • 3.2 部署 Ceph 集群
        • 在所有节点部署
        • 在 admin 节点上安装
        • 在 node 节点上部署
        • 生成初始配置
        • 在 admin 节点初始化 mon 节点
        • 部署能够管理 Ceph 集群的节点(可选)
        • 部署 osd 存储节点
        • 在 admin 节点上部署 mgr 节点
        • 开启监控模块
      • 3.3 资源池 Pool 管理
  • 总结
    • 1. 数据存储类型
    • 2. Cpeh 的概念、架构
    • 3. Ceph 的组件


一、存储基础

1. 单机存储设备

  单机存储设备大致分为三类,分别是DAS、NAS、SAN。

1.1 DAS

  DAS (直接附加存储,是直接接到计算机的主板总线上去的存储)

  例如 IDE、SATA、SCSI、SAS、USB 接口的磁盘。所谓接口就是一种存储设备驱动下的磁盘设备,提供块级别的存储。

1.2 NAS

  NAS (网络附在存储,是通过网络附加到当前主机文件系统之上的存储)

    例如 NFS、CIFS、FTP。文件系统级别的存储,本身就是一个做好的文件系统,通过nfs接口在用户空间输出后,客户端基于内核模块与远程主机进行网络通信,把它转为好像本地文件系统一样来快用,这种存储服务是没办法对它再一次格式化创建文件系统块的。

1.3 SAN

  SAN(存储区域网络)

  例如 SCSI协议(只是用来传输数据的存取操作,物理层使用SCSI线缆来传输)、FCSAN(物理层使用光纤来传输)、iSCSI(物理层使用以太网来传输)。SAN也是一种网络存储,但不同之处在于 SAN 提供给客户端主机使用的接口是块级别的存储。

1.4 单机存储的问题

  • 存储处理能力不足

  传统的 IDE 的 IO 值是100次/秒,SATA 固态磁盘500次/秒,固态硬盘达到2000~4000次/秒。即使磁盘的 IO能力再大数十倍,也不妨抗住网站访向高峰期数十万、数百万甚至上亿用户的同时访问,这同时还要受到主机网络IO 能力的限制。

  • 存储空间能力不足

  单块磁盘的容量再大,也无法满足用户的正常访问所需的数据容量限制。

  • 单点问题

  单机存储数据存在单点故障问题。

1.5 商业存储解决方案

  EMC、NetAPP、IBM、DELL、华为、浪潮

2. 分布式存储(软件定义的存储 SDS )

  常见的分布式存储:Ceph、TFS、FastDFS、MooseFs (MFS) 、HDFS、GlusterFS(GFS)。存储机制会把数据分散存储到多个节点上,具有高扩展性、高性能、高可用性等优点。

对比说明/文件系统 TFS FastDFS MogileFS MooseFS GlusterFS Ceph
开发语言 C++ C Perl C C C++
开源协议 GPL V2 GPL V3 GPL GPL V3 GPL V3 LGPL
数据存储方式 文件/Trunk 文件 文件/块 对象/文件/块
集群节点通信协议 私有协议(TCP) 私有协议(TCP) HTTP 私有协议(TCP) 私有协议(TCP)/RDAM(远程直接访问内存) 私有协议(TCP)
专用元数据存储点 占用NS 占用DB 占用MFS 占用MDS
在线扩容 支持 支持 支持 支持 支持 支持
冗余备份 支持 支持 - 支持 支持 支持

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。

  总结:块存储只能一对一,以分块形式存储;文件存储可以一对多,建立在块存储之上,以文件形式存储;对象存储可以一对多,通过应用API接口进行访问。

3. 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。RedFlat 及 OpenStack,Kubernetes 都可与Cegh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。

4. 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,因而适用于同的应用场景。

5. Ceph 架构

自下向上,可以将Ceph系统分为四个层次:

RADOS基础存储系统(Reliable,Autonomic,Distributed object store,即可靠的、自动化的、分布式的对象存储)

  RADOS是Ceph最底层的功能模块,是一个无限可扩容的对象存储服务,能将文件拆解成无数个对象(碎片)存放在硬盘中,大大提高了数据的稳定性。它主要的OSD和Monitor两个组件组成OSD和Monitor都可以部署在多台服务器中,这就是Ceph分布式的由来,高扩展性的由来。

LIBRADOS基础库

  LIBRADOS提供了与RADOS进行交互的方式,并向上层应用提供Ceph服务的AT接口,因此上层的RBD、RGW和CephFS都是通过Librados访问的,目前提供PHP 、Ruby、Java、Python、Go、C和C++支持,以便直接基于RADOS(而不是整个Ceph)进行客户端应用开发。

高层应用接口:包括了三个部分

  (1)对象存储接口RGW(RADOS Gateway )

     网关接口,基于Librados开发的对象存储系统,提供S3和Swift兼容的RESTful API接口。

  (2)块存储接口RBD (Reliable Block Device)

      基于Librados提供块设备接口,主要用于Host/ VM。

  (3)文件存储接口 CephFS ( Ceph File System)

     Ceph文件系统,提供了一个符合POSIX标准的文件系统,它使用Ceph存储集群在文件系统上存储用户数据。基于Librados提供的分布式文件系统接口。

应用层

  基于高层接口或者基础库Librados开发出来的各种APP,或者Host、VM等诸多客户端。

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第1张图片

6. Ceph 核心组件

  Ceph 是一个对象式存储系统,它把每一个待管理的数据流(如文件等数据)切分为一到多个固定大小(默认4兆)的对象数据(Object),并以其为原子单元(原子是构成元素的最小单元)完成数据的读写。

OSD (Object Storage Daemon,守护进程 ceph-osd)

  是负责物理存储的进程,一般配置成和磁盘一一对应,一块磁盘启动一个OSD进程。主要功能是存储数据、复制数据、平衡数据、恢复数据,以及与其它OSD间进行心跳检查,负责响应客户端请求返回具体数据的进程等。通常至少需要3个OSD来实现冗余和高可用性。

PG( Placement Group归置组)

  PG是一个虚拟的概念而已,物理上不真实存在。它在数据寻址时类似于数据库中的索引:Ceph先将每个对象数据通过HASH算法固定映射到一个 PG 中,然后将 PG 通过CRUSH算法映射到 OSD。

Pool

  Pool是存储对象的逻辑分区,它起到 namespace 的作用。每个 Pool 包含一定数量(可配置)的 PG。Pool可以做故障隔离域,根据不同的用户场景不统一进行隔离。

  Pool中数据保存方式支持两种类型:

   (1)多副本(replicated):类似 raid1,一个对象数据默认保存3个副本,放在不同的 OSD;

   (2)纠删码(Brasure Code):类似 raid5,对 CPU 消耗稍大,但是节约磁盘空间,对象数据保存只有1个副本。由于Ceph 部分功能不支持纠删码池,此类型存储池使用不多。

  Pool、 PG 和 OSD的关系:

     一个Pool里有很多个PG;一个PG里包含一堆对象,一个对象只能属于一个PG;PG有主从之分,一个PG分布在不同的OSD上(针对多副本类型)。

Monitor (守护进程 ceph-mon )

  用来保存OSD的元数据。负责维护集群状态的映射视图(Cluster Map:OSD Map、Monitor Map、PG Nap和 CRUSH Map),维护展示集群状态的各种图表,管理集群客户端认证与授权。一个Ceph集群通常至少需要 3 或 5 个(奇数个) Monitor 节点才能实现冗余和高可用性,它们通过Paxos 协议实现节点间的同步数据。

Manager(守护进程 ceph-mgr )

  负责跟踪运行时指标和 Ceph 集群的当前状态,包括存储利用率、当前性能指标和系统负载。为外部监视和管理系统提供额外的监视和接口,例如 zabbix、 prometheus、cephmetrics 等。一个 ceph 集群通常至少需要 2 个 mgr 节点实现高可用性,基于 raft 协议实现节点间的信息同步。

MDS (Metadata server,守护进程 ceph-mds )

  是 CephES 服务依赖的元数据服务。负责保存文件系统的元数据,管理目录结构。对象存储和块设备存储不需要元数据服务;如果不使用 CepFS 可以不安装。

7. OSD 存储后端

  OSD 有两种方式管理它们存储的数据。在 Luminous 12.2.z 及以后的发行版中,默认(也是推荐的)后端是 BlueStore。在 Luminous 发布之前, 默认是 FileStore, 也是唯一的选项。

7.1 Filestore

  FileStore是在Ceph中存储对象的一个遗留方法。它依赖于一个标准文件系统(只能是XFS),并结合一个键/值数据库(传统上是LevelDB,现在BlueStore是RocksDB),用于保存和管理元数据。

  FileStore经过了良好的测试,在生产中得到了广泛的应用。然而,由于它的总体设计和对传统文件系统的依赖,使得它在性能上存在许多不足。

7.2 Bluestore

  从 Ceph 12.2.0 (Luminous)版本开始的。在 Luminous版本中,BlueStore 被引入作为一种新的
高性能的 OSD 存储引擎,以替代旧的 Filestore 引擎。

  在 Ceph 中, BlueStore 可以提供更快的响应时间和更高的数据吞吐量,同时也具有更好的可靠性和稳定性。相比之下,旧的 FileStore 存储引擎通常需要更多的CPU和内存资源,对 IO 延迟的敏感度也较高。

  FileStore 将对象存储为块设备基础上的文件系统(通常是 XFS)中的文件。

  Elustore将对象直接存储在原始块设备上,免除了对文件系统层的需要,提高了读写操作速度,通过直接操作底层块设备来管理数据,而不是传统的文件系统。

  这种方法提供了更好的性能和可靠性,因为可以将数据划分为较小的块并使用校验和来检测错误。此外,BlueStore可以直接与Solid State Drive(SSD)交互,并利用其快速读写速度。

  BlueStore还具有可扩展性,可以处理数百万个物理盘和千亿个对象。它实现了动态负载平衡和自动恢复机制,以确保高可用性和数据可靠性。

8. Ceph 数据的存储过程

  • 客户端从 mon 获取最新的 Cluster Map。

  • 在 Ceph 中,一切皆对象。Ceph 存储的数据都会被切分成为一到多个固定大小的对象(Object)。Object size 大小可以由管理员调整,通常为 2M 或 4M。

  每个对象都会有一个唯一的 OID,由 ino (即是文件的 FileID,用于在全局唯一标识每一个文件)与 ono(则是分片的编号) 组成。比如:一个文件 FileID 为 A,它被切成了两个对象,一个对象编号0,另一个编号1,那么这两个文件的 oid 则为 A0 与 A1。

  OID 的好处是可以唯一标示每个不同的对象,并且存储了对象与文件的从属关系。由于 Ceph 的所有数据都虚拟成了整齐划一的对象,所以在读写时效率都会比较高。

  • 通过对 OID 使用 HASH 算法得到一个16进制的特征码,用特征码与 Pool 中的 PG 总数取余,得到的序号则是 PGID 。即 Pool_ID + HASH(OID) % PG_NUM 得到 PGID。
  • PG 会根据设置的副本数量进行复制,通过对 PGID 使用 CRUSH 算法算出 PG 中目标主和次 OSD 的 ID,存储到不同的 OSD 节点上(其实是把 PG 中的所有对象存储到 OSD 上)。即通过 CRUSH(PGID) 得到将 PG 中的数据存储到各个 OSD 组中。

  CRUSH 是 Ceph 使用的数据分布算法,类似一致性哈希,让数据分配到预期的地方。

  总结:先将文件切边成数据对象(默认大小为4M),然后对oid使用hash算法得到一个数值再除以PG总数取余得到数据对象的pgid,接着对pgid使用CRUSH算法得到PG对应的OSD的ID(如果有多副本则是主从的OSD的ID),最后将数据对象存储到对应的OSD上。

9. 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)。

10. 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

1. 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. Ceph 环境规划

主机名 Public网络 Cluster网络 角色
admin 192.168.145.15 admin(管理节点负责集群整体部署)、client
node01 192.168.145.30 192.168.100.11 mon、mgr、osd(/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd)
node02 192.168.145.45 192.168.100.12 mon、mgr、osd(/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd)
node03 192.168.145.60 192.168.100.13 mon、osd(/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd)
client 192.168.145.75 client

3. Ceph 部署过程

3.1 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
#关闭 selinux 与防火墙
systemctl disable --now firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

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#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

在这里插入图片描述

#配置 hosts 解析
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.145.15 admin
192.168.145.30 node01
192.168.145.45 node02
192.168.145.60 node03
192.168.145.75 client
EOF

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#在 node节点 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-devsel 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

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#在 admin 管理节点配置 ssh 免密登录所有节点
ssh-keygen -t rsa -P '' -f ~/.ssh/id_rsa
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

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#配置时间同步
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

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#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

在这里插入图片描述

#所有节点 配置 Ceph yum源
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

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#执行完上面所有的操作之后重启所有主机(可选)
sync
power off
#在 node节点 上添加 一张网卡和三个磁盘

#在线刷新磁盘
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host1/scan
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host2/scan
lsblk				#查看磁盘情况

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3.2 部署 Ceph 集群

在所有节点部署

#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

在这里插入图片描述

在 admin 节点上安装

#在 admin节点 安装 ceph-deploy 部署工具
cd /etc/ceph
yum install -y ceph-deploy

ceph-deploy --version

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在 node 节点上部署

#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

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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 192.168.145.0/24 --cluster-network 192.168.100.0/24 node01 node02 node03

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第11张图片

#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

在这里插入图片描述

在 admin 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

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第12张图片

#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

在这里插入图片描述

#在 mon 节点上查看自动开启的 mon 进程
ps aux | grep ceph
root       23024  0.0  0.2 189264  9208 ?        Ss   18:29   0:00 /usr/bin/python2.7 /usr/bin/ceph-crash
root       24086  0.0  0.0 112824   988 pts/2    S+   18:40   0:00 grep --color=auto ceph

在这里插入图片描述

#在管理节点查看 Ceph 集群状态
cd /etc/ceph
ceph -s
  cluster:
    id:     804fe03b-b14f-4d05-83c5-b81bdce558db
    health: HEALTH_WARN
            mons are allowing insecure global_id reclaim
            mon node01 is low on available space
 
  services:
    mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03 (age 6m)
    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: 

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第13张图片

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

在这里插入图片描述

#扩容 mon 节点
ceph-deploy mon add <节点名称>

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

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第14张图片

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

cd /etc/ceph
ceph -s

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   40G  0 disk 
├─sda1   8:1    0  5.6G  0 part [SWAP]
└─sda2   8:2    0 34.4G  0 part /
sdb      8:16   0   20G  0 disk 
sdc      8:32   0   20G  0 disk 
sdd      8:48   0   20G  0 disk 
sr0     11:0    1  4.4G  0 rom 

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第15张图片

#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

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第16张图片

#在 admin节点 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

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第17张图片

#查看 ceph 集群状态
ceph -s
  cluster:
    id:     804fe03b-b14f-4d05-83c5-b81bdce558db
    health: HEALTH_WARN
            no active mgr
            mons are allowing insecure global_id reclaim
            mon node01 is low on available space
 
  services:
    mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03 (age 16m)
    mgr: no daemons active
    osd: 3 osds: 3 up (since 26s), 3 in (since 26s)
 
  data:
    pools:   0 pools, 0 pgs
    objects: 0 objects, 0 B
    usage:   0 B used, 0 B / 0 B avail
    pgs:  

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第18张图片

ceph osd stat
ceph osd tree
rados df
#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。

在 admin 节点上部署 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

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第19张图片

#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
ceph -s

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

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第20张图片

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

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第21张图片

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

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第22张图片

#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

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第23张图片

#在 admin节点 上设置 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

在这里插入图片描述

浏览器访问:http://192.168.145.30:8000 ,账号密码为 admin/12345678

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第24张图片

【Distributed】分布式Ceph存储系统_第25张图片

3.3 资源池 Pool 管理

总结

1. 数据存储类型

块存储:一对一,只能被一个主机挂载使用,数据以块为单位进行存储,典型代表:硬盘。

文件存储:一对多,能被多个主机同时挂载/传输使用,数据以文件的形式存储的(元数据和实际实际是分开存储),并且有目录的层级关系,典型代表:NFS。

对象存储:一对多,能被多个主机/应用通过API接口访问使用,数据以文件的形式存储的,一个文件即一个对象,元数据和实际数据是存储在一起的。
		文件是扁平化方式存储的,没有目录的层级关系,典型代表:阿里云的OSS、亚马逊云的S3。

2. Cpeh 的概念、架构

分布式存储系统,具有高性能、高扩展性、高可用性等特点,还集块/文件/对象存储功能于一身

架构(从下往上看): 客户端(主机/虚拟机/容器/应用程序):使用存储的读写数据的终端
				LIBRADOS对象反问接口:提供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、CephFs文件存储接口、RGW对象存储接口,还支持用户使用JAVA/Python/C等编程语言二次开发自定义的接口 
				RADOS基础存储系统(统一存储池):提供存储能力进行读写的,Ceph中一切都是以对象形式存储,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

3. Ceph 的组件

OSD				 负责存储数据,一般一个磁盘对应一个OSD,响应客户端的读写请求
Monitor(mom)	Ceph监视器,保存OSB的元数据,维护Ceph集群状态的各种图表视图(监控全局状态),管理客户端的认证与授权
Manager(mgr)	负责跟踪集群状态和监控指标,暴露接口给监控软件获取监控指标数据
MDS				 负责保存CpehFS文件系统的元数据,仅在使用CephFS接口功能的时候使用

PG				 可以理解为保存OSD位置的索引,一个PG可以包含多个数据对象,一个数据对象只能属于一个PG
Pool			  数据池,可以理解为一个命名空间,一个Pool里包含多个PG,可以使不同的Pool里的PG重名

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