一文了解Ceph原理以及常见ceph指令

一、Ceph介绍
什么是分布式存储？
与集中式存储相反，分布式存储通常采用存储单元集群的形式。并且具有在集群节点之间进行数据同步和协调的机制。其目的是为了通过服务器解决大规模，高并发情况下的Web访问问题。

Ceph是一个统一的、分布式的存储系统，设计初衷是提供较好的性能、可靠性和可扩展性。涉及初衷是成为一个可避免单点故障的分布式文件系统，提供较好的性能、可靠性和可扩展性。通过网络将数据分散存储在多台独立的设备上。
特性：
统一性：支持多种存储的应用形式，如块存储、文件存储、对象存储。
**1、块存储：**存储设备共享给客户端的是一块裸盘，那么该存储设备提供的就是块存储
2、文件存储：为了解决数据共享，并且保持一致，存储设备中分出一块空间，然后制作文件系统，然后在存储设备中完成挂载，再共享给客户端。
典型代表：FTP 、NFS 为了克服块存储无法共享的问题，所以有了文件存储，在服务器上架设FTP与NFS服务就是文件存储。
3、对象存储：为了解决多服务器之间共享数据，并且保证一致，没有文件系统的概念，数据的存储分为两部分元数据+内容，客户端通过url地址的方式提交元数据与内容
分布式：
　　　传统集群架构，集群规模增大，mysql数据库的集群规模必然也随之增大，这完全就是集中式的思想带来的弊端。
　　　ceph内部集群的数据共享完全是通过算法算出来，根本不需要数据库这个组件。
　　　ceph缺点：耗费CPU
任何集群追求的三大特点：
　　　1、性能
　　　2、可靠性：没有单点故障
　　　3、可扩展性，未来可以理论上无限扩展集群规模

二、Ceph服务架构
一个Ceph存储集群至少需要一个 Ceph Monitor（监视器）、Ceph Manager（管理器）和 Ceph OSD（对象存储守护进程）

Monitors
Ceph Monitor (ceph-mon) 通过维护包括监视器表(MonMap)、管理表(MGRMap)、OSD表(OSDMap)等组件状态表的保障集群正常运行。ceph-osd 相互之间协调工作时，需要从 ceph-mon 中获取这些表的信息。ceph-mon 还负责管理 ceph-osd 和客户端之间的身份验证。一个Ceph集群为了保证冗余和高可用性通常需要至少三个监视器，它们之间通过Paxos同步数据。
Managers
Ceph Manager（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、集群报警和系统负载等。ceph-mon 和 ceph-mgr 协调配合共同维持集群稳定。高可用性通常需要至少两个管理器。
OSDS
Ceph OSD（ceph-osd）全称是Object Storage Device，负责包括处理数据复制、恢复、重新平衡在内的实际数据存储工作，并且一个 OSD 检查可以通过检查其他 OSD 的心跳的方式将其他 OSD 的异常状态上报给 MON。一个Ceph集群一般都有很多个OSD。

注：总结起来，MON是Ceph集群的监视器，MDS是CephFS元数据服务器，OSD是实际存储数据的守护进程，而 PG 是用于对象的分布和复制的逻辑分组。这些组件共同协作，以提供高可靠性、高性能和可扩展性的存储服务。

Ceph逻辑组件
Object
Ceph 最底层的存储单元是 Object 对象，每个 Object 包含元数据和原始数据。

PG
PG 全称 Placement Grouops，是一个逻辑的概念，一个 PG 包含多个 OSD。引入 PG 这一层其实是为了更好的分配数据和定位数据。

CRUSH
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。

文件存储
不管是来自 Ceph 块设备、 Ceph 对象存储、 Ceph 文件系统、还是基于 librados 的自定义存储，将数据存储到 Ceph 集群上的步骤大致相同，大概可以归纳为Ceph客户端将数据存放在存储对象中，存储对象经过Ceph集群处理被发送给了 OSD ，由 OSD 将对象持久化到磁盘上。

三、Ceph常用命令
1、启动一个ceph进程
2、查看机器的监控状态【查看集群健康状态细节】

ceph health 【detail】

3、查看ceph的实时运行状态（常用）

ceph -w

4、检查ceph状态信息

ceph -s

5、查看ceph存储空间

ceph df

6、查看ceph集群中的认证用户及相关的key

ceph auth list

7、查看ceph log日志所在的目录

ceph-conf --name mon.node1 --show-config-value log_file

2、mon
MON（Monitor）：MON是Ceph集群的监视器，负责维护Ceph集群的状态和元数据信息。它们定期互相通信以确保集群中各个组件的正确运行。MON还负责存储Ceph Map，它是存储集群的全局拓扑和配置信息，用于帮助客户端和其他组件了解数据在集群中的分布情况。
1、查看mon的状态信息

ceph mon stat

输出信息：

e5: 5 mons at {ceph01=[v2:10.30.129.85:3300/0,v1:10.30.129.85:6789/0],ceph02=[v2:10.30.129.86:3300/0,v1:10.30.129.86:6789/0],ceph03=[v2:10.30.129.87:3300/0,v1:10.30.129.87:6789/0],ceph04=[v2:10.30.129.83:3300/0,v1:10.30.129.83:6789/0],ceph05=[v2:10.30.129.84:3300/0,v1:10.30.129.84:6789/0]}, election epoch 26, leader 0 ceph01, quorum 0,1,2,3,4 ceph01,ceph02,ceph03,ceph04,ceph05

2、查看mon的选举状态

ceph quorum_status

3、查看mon的映射信息

ceph mon dump

4、删除一个mon节点

ceph mon remove node1

5、获得一个正在运行的mon map，为二进制mon.bin

ceph mon getmap -o mon.bin

3、mds
MDS（Metadata Server）：MDS是Ceph文件系统（CephFS）的元数据服务器。它负责存储并维护CephFS中文件系统的目录和文件元数据信息。MDS使得多个客户端可以同时访问CephFS，并提供了高度可扩展的文件系统服务。
1、查看msd状态

ceph mds stat

输出结果：

cephfs-1/1/1 up  {0=openstack1=up:active}

2、查看msd的映射信息

ceph mds dump

3、删除一个mds节点

ceph  mds rm 0 mds.node1

4、osd
OSD（Object Storage Daemon）：OSD是Ceph存储集群的核心组件，也是实际存储数据的地方。每个OSD是一个存储节点，由一个守护进程管理。它负责接收、存储和处理RADOS对象存储的实际数据。OSD还负责数据的复制、回复、恢复和平衡等功能，以确保数据的高可用性和可靠性。
1、查看ceph osd运行状态

ceph osd stat

2、查看osd映射信息

ceph osd dump

3、查看osd的目录树

ceph osd tree

4、查看osd各硬盘使用率

ceph osd df

5、查看osd延时

ceph osd perf

5、PG组
PG（Placement Group）：PG是一组对象的逻辑分组，用于将数据在OSD节点之间进行分布和复制。PG是Ceph中数据存储和复制的基本单元。PG 使用 CRUSH 算法决定对象在存储集群中的位置和复制策略。
PG所表达的是对象的分布和副本放置规则，通过将对象分布在多个OSD节点上，确保数据的可靠性和性能。
1、查看pg组的映射信息

ceph pg dump

2、查看一个PG的map

ceph pg map 2.c

6、pool
1、查看ceph集群中的pool数量

ceph osd lspools

2、在ceph集群中创建一个pool

ceph osd pool create jiayuan 100            #这里的100指的是PG组

3、为一个ceph pool配置配额

ceph osd pool set-quota data max_objects 10000

4、在集群中删除一个pool

ceph osd pool delete testpool testpool  --yes-i-really-really-mean-it  #集群名字需要重复两次

备注：删除pool需要在配置文件ceph.conf中 [mon]添加mon allow pool delete = true并重启mon服务, 如：

systemctl restart ceph-mon.target

5、显示集群中pool的详细信息

rados df

8、查看data池的pg数量

ceph osd pool get volumes pg_num