【Distributed】分布式Ceph存储系统之相关应用

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一、创建 CephFS 文件系统 MDS 接口

1. 服务端操作

1.1 在管理节点创建 mds 服务

cd /etc/ceph
ceph-deploy mds create node01 node02 node03

1.2 查看各个节点的 mds 服务

ssh root@node01 systemctl status ceph-mds@node01
ssh root@node02 systemctl status ceph-mds@node02
ssh root@node03 systemctl status ceph-mds@node03

1.3 创建存储池，启用 ceph 文件系统

  ceph 文件系统至少需要两个 rados 池，一个用于存储数据，一个用于存储元数据。此时数据池就类似于文件系统的共享目录。

ceph osd pool create cephfs_data 128					#创建数据Pool
ceph osd pool create cephfs_metadata 128				#创建元数据Pool

#创建 cephfs，命令格式：ceph fs new   
ceph fs new mycephfs cephfs_metadata cephfs_data		#启用ceph，元数据Pool在前，数据Pool在后

ceph fs ls					#查看cephfs

1.4 查看mds状态

  一个up，其余两个待命，目前的工作的是node01上的mds服务

ceph -s
mds: mycephfs:1 {0=node01=up:active} 2 up:standby

ceph mds stat
mycephfs:1 {0=node01=up:active} 2 up:standby

1.5 创建用户

语法格式：ceph fs authorize  <fs_name>  client.<client_id>  <path-in-cephfs>  rw

#账户为 client.zhangsan，用户 name 为 zhangsan，zhangsan 对ceph文件系统的 / 根目录（注意不是操作系统的根目录）有读写权限
ceph fs authorize mycephfs client.zhangsan / rw | tee /etc/ceph/zhangsan.keyring

# 账户为 client.lisi，用户 name 为 lisi，lisi 对文件系统的 / 根目录只有读权限，对文件系统的根目录的子目录 /test 有读写权限
ceph fs authorize mycephfs client.lisi / r /test rw | tee /etc/ceph/lisi.keyring

2. 客户端操作

2.1 客户端要在 public 网络内

2.2 在客户端创建工作目录

mkdir /etc/ceph

2.3 在 ceph 的管理节点给客户端拷贝文件

#拷贝的文件分别是 ceph 的配置文件 ceph.conf 和账号的秘钥环文件 zhangsan.keyring、lisi.keyring
scp ceph.conf zhangsan.keyring lisi.keyring root@client:/etc/ceph

2.4 在客户端安装 ceph 软件包

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
yum install -y ceph 

2.5 在客户端制作秘钥文件

cd /etc/ceph
ceph-authtool -n client.zhangsan -p zhangsan.keyring > zhangsan.key			#把 zhangsan 用户的秘钥导出到 zhangsan.keyl
ceph-authtool -n client.lisi -p lisi.keyring > lisi.key						#把 lisi 用户的秘钥导出到 lisi.key

2.6 客户端挂载

方式一：基于内核

语法格式：
mount -t ceph node01:6789,node02:6789,node03:6789:/  <本地挂载点目录>  -o name=<用户名>,secret=<秘钥>
mount -t ceph node01:6789,node02:6789,node03:6789:/  <本地挂载点目录>  -o name=<用户名>,secretfile=<秘钥文件>

示例一：
mkdir -p /data/zhangsan
mount -t ceph node01:6789,node02:6789,node03:6789:/ /data/zhangsan -o name=zhangsan,secretfile=/etc/ceph/zhangsan.key

示例二：
mkdir -p /data/lisi
mount -t ceph node01:6789,node02:6789,node03:6789:/ /data/lisi -o name=lisi,secretfile=/etc/ceph/lisi.key

#验证用户权限
cd /data/lisi
echo 123 > 2.txt
-bash：2.txt：权限不够

echo 123 > test/2.txt
cat test/2.txt
123

示例三：
#停掉 node02 上的 mds 服务
ssh root@node02 "systemctl stop ceph-mds@node02"

ceph -s

#测试客户端的挂载点仍然是可以用的，如果停掉所有的 mds，客户端就不能用了

方式二：基于 fuse 工具

#在 ceph 的管理节点给客户端拷贝 ceph 的配置文件 ceph.conf 和账号的秘钥环文件 zhangsan.keyring、lisi.keyring
scp ceph.client.admin.keyring root@client:/etc/ceph

#在客户端安装 ceph-fuse
yum install -y ceph-fuse

#客户端挂载
cd /data/aa
ceph-fuse -m node01:6789,node02:6789,node03:6789 /data/aa [-o nonempty]			#挂载时，如果挂载点不为空会挂载失败，指定 -o nonempty 可以忽略

二、创建 Ceph 块存储系统 RBD 接口

1. 创建一个名为 rbd-demo 的专门用于 RBD 的存储池

ceph osd pool create rbd-demo 64 64

2. 将存储池转换为 RBD 模式

ceph osd pool application enable rbd-demo rbd

3. 初始化存储池

rbd pool init -p rbd-demo			# -p 等同于 --pool

4. 创建镜像

rbd create -p rbd-demo --image rbd-demo1.img --size 10G

可简写为：
rbd create rbd-demo/rbd-demo2.img --size 10G

5. 镜像管理

#查看存储池下存在哪些镜像
rbd ls -l -p rbd-demo

5.1 查看镜像的详细信息

rbd info -p rbd-demo --image rbd-demo1.img
rbd image 'rbd-demo.img':
	size 10 GiB in 2560 objects							#镜像的大小与被分割成的条带数
	order 22 (4 MiB objects)							#条带的编号，有效范围是12到25，对应4K到32M，而22代表2的22次方，这样刚好是4M
	snapshot_count: 0
	id: 5fc98fe1f304									#镜像的ID标识
	block_name_prefix: rbd_data.5fc98fe1f304			#名称前缀
	format: 2											#使用的镜像格式，默认为2
	features: layering, exclusive-lock, object-map, fast-diff, deep-flatten			#当前镜像的功能特性
	op_features: 																	#可选的功能特性
	flags: 

5.2 修改镜像大小

rbd resize -p rbd-demo --image rbd-demo1.img --size 20G

rbd info -p rbd-demo --image rbd-demo1.img

#使用 resize 调整镜像大小，一般建议只增不减，如果是减少的话需要加选项 --allow-shrink
rbd resize -p rbd-demo --image rbd-demo1.img --size 5G --allow-shrink

5.3 删除镜像

#直接删除镜像
rbd rm -p rbd-demo --image rbd-demo2.img
rbd remove rbd-demo/rbd-demo2.img

#推荐使用 trash 命令，这个命令删除是将镜像移动至回收站，如果想找回还可以恢复
rbd trash move rbd-demo/rbd-demo1.img

rbd ls -l -p rbd-demo

rbd trash list -p rbd-demo
3879e456ea41 rbd-demo1.img

#还原镜像
rbd trash restore rbd-demo/3879e456ea41

rbd ls -l -p rbd-demo

6. Linux客户端使用

  客户端使用 RBD 有两种方式：

• 通过内核模块KRBD将镜像映射为系统本地块设备，通常设置文件一般为：/dev/rbd*
• 另一种是通过librbd接口，通常KVM虚拟机使用这种接口。

  本例主要是使用Linux客户端挂载RBD镜像为本地磁盘使用。开始之前需要在所需要客户端节点上面安装 ceph-common 软件包，因为客户端需要调用rbd命令将RBD镜像映射到本地当作一块普通硬盘使用。并还需要把 ceph.conf 配置文件和授权keyring文件复制到对应的节点。

6.1 管理节点操作

#在管理节点创建并授权一个用户可访问指定的 RBD 存储池
#示例，指定用户标识为client.osd-mount，对另对OSD有所有的权限，对Mon有只读的权限
ceph auth get-or-create client.osd-mount osd "allow * pool=rbd-demo" mon "allow r" > /etc/ceph/ceph.client.osd-mount.keyring

#修改RBD镜像特性
#CentOS7默认情况下只支持layering和striping特性，需要将其它的特性关闭
rbd feature disable rbd-demo/rbd-demo1.img object-map,fast-diff,deep-flatten

#将用户的keyring文件和ceph.conf文件发送到客户端的/etc/ceph目录下
cd /etc/ceph
scp ceph.client.osd-mount.keyring ceph.conf root@client:/etc/ceph

6.2 linux客户端操作

#安装 ceph-common 软件包
yum install -y ceph-common

#断开映射
rbd unmap rbd-demo/rbd-demo1.img#执行客户端映射
cd /etc/ceph
rbd map rbd-demo/rbd-demo1.img --keyring /etc/ceph/ceph.client.osd-mount.keyring --user osd-mount

#查看映射
rbd showmapped
rbd device list

#断开映射
rbd unmap rbd-demo/rbd-demo1.img

#格式化并挂载
mkfs.xfs /dev/rbd0

mkdir -p /data/bb
mount /dev/rbd0 /data/bb

df-hT

#在线扩容
#在管理节点调整镜像的大小
rbd resize rbd-demo/rbd-demo1.img --size 30G

#在客户端刷新设备文件
xfs_growfs /dev/rbd0		#刷新xfs文件系统容量
resize2fs /dev/rbd0			#刷新ext4类型文件系统容量

7. 快照管理

  对 rbd 镜像进行快照，可以保留镜像的状态历史，另外还可以利用快照的分层技术，通过将快照克隆为新的镜像使用。

7.1 在客户端写入文件

echo 1111 > /data/bb/11.txt
echo 2222 > /data/bb/22.txt
echo 3333 > /data/bb/33.txt

7.2 在管理节点对镜像创建快照

rbd snap create --pool rbd-demo --image rbd-demo1.img --snap demo1_snap1

可简写为：
rbd snap create rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap1

7.3 列出指定镜像所有快照

rbd snap list rbd-demo/rbd-demo1.img

#用json格式输出:
rbd snap list rbd-demo/rbd-demo1.img --format json --pretty-format

7.4 回滚镜像到指定

  在回滚快照之前，需要将镜像取消镜像的映射，然后再回滚。

#在客户端操作
rm -rf /data/bb/*
umount /data/bb
rbd unmap rbd-demo/rbd-demo1.img

#在管理节点操作
rbd snap rollback rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap1

#在客户端重新映射并挂载
rbd map rbd-demo/rbd-demo1.img --keyring /etc/ceph/ceph.client.osd-mount.keyring --user osd-mount
mount /dev/rbd0 /data/bb
ls /data/bb				#发现数据还原回来了

7.5 限制镜像可创建快照数

rbd snap limit set rbd-demo/rbd-demo1.img --limit 3

#解除限制：
rbd snap limit clear rbd-demo/rbd-demo1.img

7.6 删除快照

#删除指定快照：
rbd snap rm rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap1

#删除所有快照：
rbd snap purge rbd-demo/rbd-demo1.img

7.7 快照分层

  快照分层支持用快照的克隆生成新镜像，这种镜像与直接创建的镜像几乎完全一样，支持镜像的所有操作。唯一不同的是克隆镜像引用了一个只读的上游快照，而且此快照必须要设置保护模式。

#快照克隆
1）将上游快照设置为保护模式：
rbd snap create rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666
rbd snap protect rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666
rbd snap list rbd-demo/rbd-demo1.img

2）克隆快照为新的镜像
rbd clone rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666 --dest rbd-demo/rbd-demo666.img
rbd ls -l -p rbd-demo

3）命令查看克隆完成后快照的子镜像
rbd children rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666

7.8 快照展平

通常情况下通过快照克隆而得到的镜像会保留对父快照的引用，这时候不可以删除该父快照，否则会有影响。
rbd snap rm rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666
#报错 snapshot 'demo1_snap666' is protected from removal.

如果要删除快照但想保留其子镜像，必须先展平其子镜像，展平的时间取决于镜像的大小
1） 展平子镜像
rbd flatten rbd-demo/rbd-demo666.img

2）取消快照保护
rbd snap unprotect rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666

3）删除快照
rbd snap rm rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666

rbd ls -l -p rbd-demo			#在删除掉快照后，查看子镜像依然存在

8. 镜像的导出导入

8.1 导出镜像

rbd export rbd-demo/rbd-demo1.img  /opt/rbd-demo1.img

8.2 导入镜像

#卸载客户端挂载，并取消映射
umount /data/bb
rbd unmap rbd-demo/rbd-demo1.img

#清除镜像下的所有快照，并删除镜像
rbd snap purge rbd-demo/rbd-demo1.img
rbd rm rbd-demo/rbd-demo1.img

rbd ls -l -p rbd-demo

#导入镜像
rbd import /opt/rbd-demo1.img  rbd-demo/rbd-demo1.img

rbd ls -l -p rbd-demo

三、创建 Ceph 对象存储系统 RGW 接口

四、OSD 故障模拟与恢复

1. 模拟 OSD 故障

  如果 ceph 集群有上千个 osd，每天坏 2~3 个太正常了，我们可以模拟 down 掉一个 osd

#如果 osd 守护进程正常运行，down 的 osd 会很快自恢复正常，所以需要先关闭守护进程
#在node1节点
ssh root@node01 systemctl stop ceph-osd@0

#down 掉 osd，node1节点
ceph osd down 0
#在管理节点
ceph osd tree

2. 将坏掉的 osd 踢出集群

方法一

#将 osd.0 移出集群，集群会开始自动同步数据
ceph osd out osd.0

#将 osd.0 移除 crushmap
ceph osd crush remove osd.0

#删除守护进程对应的账户信息
ceph auth rm osd.0

ceph auth list

#删掉 osd.0
ceph osd rm osd.0

ceph osd stat
ceph -s

方法二

ceph osd out osd.0

#使用综合步骤，删除配置文件中针对坏掉的 osd 的配置
ceph osd purge osd.0 --yes-i-really-mean-it

3. 把原来坏掉的 osd 修复后重新加入集群

#在 osd 节点创建 osd，无需指定名，会按序号自动生成
cd /etc/ceph

ceph osd create

#创建账户，指定操作权限
ceph-authtool --create-keyring /etc/ceph/ceph.osd.0.keyring --gen-key -n osd.0 --cap mon 'allow profile osd' --cap mgr 'allow profile osd' --cap osd 'allow *'

#导入新的账户秘钥
ceph auth import -i /etc/ceph/ceph.osd.0.keyring

ceph auth list

#更新对应的 osd 文件夹中的密钥环文件
ceph auth get-or-create osd.0 -o /var/lib/ceph/osd/ceph-0/keyring

#加入 crushmap
ceph osd crush add osd.0 1.000 host=node01		#1.000 代表权重

#加入集群
ceph osd in osd.0

ceph osd tree

#重启 osd 守护进程
systemctl restart ceph-osd@0

ceph osd tree		#稍等片刻后 osd 状态为 up	

#如果重启失败
报错：
Job for ceph-osd@0.service failed because start of the service was attempted too often. See "systemctl  status [email protected]" and "journalctl -xe" for details.
To force a start use "systemctl reset-failed [email protected]" followed by "systemctl start [email protected]" again.

#运行
systemctl reset-failed ceph-osd@0.service && systemctl restart ceph-osd@0.service