Ceph架构

Ceph是什么？为什么用到Ceph？

存储类型

集中式存储
- NAS （网络附加存储 / 网络区域存储）
- SAN （存储区域网络）
- DAS （直连附加存储）
集中式存储的优点：
1. 管理简单，因为所有数据都存放在同一个节点上，所以数据的管理与维护相对简单
2. 安全性高，集中式存储中只有一个数据中心，因此更容易实现安全控制
3. 数据统一管理
常见的的集中式存储有：
分布式存储

分布式存储是一种数据存储技术。在分布式存储架构中，信息被存储于多个独立且互不干扰的设备中。不同于传统的集中式存储，分布式存储采用可扩展的存储结构，这在一定程度上提高了存储系统的可靠性，可用性和访问效率。

为什么用到Ceph？

1. NFS

现在常用的存储服务有NFS，那么为什么不采用NFS呢？

我们不妨这样设想一下，NFS如果节点挂掉了，那么我们把这个节点上的硬盘拔出来，换到其他节点上，在其他节点上起一个NFS，那么数据依旧是存在的，但是，如果坏的不是节点而是硬盘呢？可能你想到了给硬盘做RAID，好，保留这个问题，继续往后看。

2. MooseFS

Moosefs就是一个分布式存储，他的技术架构就是提供一个Mater节点，来管理整个集群，client只需要通过挂载Master节点就可以往集群内存储文件

大家都知道，一个文件是由文件元数据以及文件数据组成的，文件元数据保存的就是一些简单的概要，比如这个文件多大，文件的拥有人，所属组以及访问权限这些东西，元数据一般都不大，所以会直接保存在Master节点上，而文件本身的数据则会保存在存储节点上，并且是有多副本机制的。完全不怕某个节点挂掉而导致数据丢失。

MooseFS瓶颈

虽然文件的元数据占用的空间并不大，但是在现在这个时代，也奈何不了他多啊，当元数据过多时，Master就成了Moosefs的瓶颈，因为所有的请求都是需要经过Master的，并且Moosefs(到写这篇文章的时间)是没办法做Master高可用的，想给他做高可用的方式就是2个Master，使用Keepalive提供一个VIP(虚拟IP)，访问这个VIP就可以访问到2个Master节点，但是，在同一时间内，只有一个Master在工作，所以瓶颈依旧存在

3. GlusterFS

看到了MooseFS的瓶颈之后，GlusterFS采取了去Master，即不需要Master节点，每个存储节点上都内嵌一个可以代替Master工作的组件，这样操作下来，所有的元数据并不是都放在同一个节点上，每个节点都只需要保存部分元数据，好像这个架构没什么问题了哈，但是我们回想一下MooseFS是如何使用的？是不是客户端挂载Master就可以使用集群了？但是现在没有Master了，或者说每个节点都是Master，那怎么办呢？

GlusterFS就要求使用GlusterFS的客户端安装一个软件，Gluster-client，并且给这个软件写一个配置文件，把所有的存储节点IP地址写进去，这样操作。但是如果后期节点需要更换，改动起来就比较麻烦。我们再来看看Ceph是怎么做的

4. Ceph

Ceph的做法就跟前两者不同了，Moose FS不是说Master上的元数据会成为瓶颈吗？GlusterFS不是说客户端操作不易吗？那我来折中一下呢？Ceph他保留了Master节点，但是，这个Master保存的不是文件的元数据，是集群的元数据，也就是保存的集群的信息，那么既然Master保存的是集群元数据，那么文件元数据保存到哪了呢？他有专门的文件元数据节点，所有的文件元数据都保存在这个节点上，记住，这个节点只保存元数据，其他一概不管。这样说来，既解决了客户端配置维护困难，也解决了Master节点的瓶颈。

这就是Ceph的架构，他兼顾了易维护、性能，这就是他流行的原因

现在再回头去想NFS的问题，为什么不做RAID呢？因为做RAID成本就比用Ceph的成本高了

Ceph的版本命名跟OpenStack一样，采取英文字母命令A-Z，目前最新版是R版

Ceph的组件

mon：集群监视器（就是master）
osd：集群存储节点
mgr：集群管理器

以上三个节点必装，缺一不可
mds：文件元数据节点
rgw：对象存储网关
nfs-genasha：为ceph对外提供NFS协议的文件存储服务
rbd-mirror：块设备镜像服务

Ceph部署

ceph的部署方式有：

Cephadm(官方推荐)
ceph-ansible
ceph-deploy(N版本之前使用)
DeepSea
手工部署(极其复杂，不推荐)

主机名	IP	系统
ceph01	192.168.101.10	欧拉 22.03
ceph02	192.168.101.20	欧拉 22.03
ceph03	192.168.101.30	欧拉 22.03

前期准备

每个节点都要做

1.1 修改主机名

[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname ceph01

1.2 关闭防火墙以及selinux

[root@ceph01 ~]# systemctl disable --now firewalld

[root@ceph01 ~]# setenforce 0

[root@ceph01 ~]# cat /etc/selinux/config 

# This file controls the state of SELinux on the system.

# SELINUX= can take one of these three values:

#     enforcing - SELinux security policy is enforced.

#     permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing.

#     disabled - No SELinux policy is loaded.

SELINUX=disabled

1.3 配置hosts

[root@ceph01 ~]# cat /etc/hosts

127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4 ceph01

::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6

192.168.101.10 ceph01

192.168.101.20 ceph02

192.168.101.30 ceph03

1.4 配置时间同步

[root@ceph01 ~]# yum install chrony -y

[root@ceph01 ~]# systemctl enable --now chronyd

2. 安装cephadm

2.1 安装git

安装git是因为需要拉取cephadm，因为欧拉操作系统暂时用不了官方的cephadm，需要下载另一个版本

[root@ceph01 ~]# yum install git -y

[root@ceph01 ~]# git clone https://gitee.com/yftyxa/openeuler-cephadm.git

[root@ceph01 ~]# cd openeuler-cephadm/

[root@ceph01 openeuler-cephadm]# ls

cephadm

[root@ceph01 openeuler-cephadm]# mv cephadm /usr/sbin/

2.2 安装podman3.3

[root@ceph01 ~]#  wget-O /etc/yum.repos.d/huawei.repo https://repo.huaweicloud.com/repository/conf/CentOS-8-reg.repo

# 一定要指定版本安装

[root@ceph01 ~]# yum install podman-3.3.1*

2.3 配置ceph源

不要使用cephadm add-repo 因为在欧拉上是不支持的

[root@ceph01 ~]# cephadm version

ceph version 16.2.13 (5378749ba6be3a0868b51803968ee9cde4833a3e) pacific (stable)

[root@ceph01 ~]# vim /etc/yum.repos.d/ceph.repo

[ceph]

name=ceph

baseurl=https://mirrors.huaweicloud.com/ceph/rpm-pacific/el8/x86_64/

gpgcheck=0

enabled=1

2.4 将repo文件传到各个节点

[root@ceph01 ~]# scp /etc/yum.repos.d/ceph.repo ceph02:/etc/yum.repos.d/

Authorized users only. All activities may be monitored and reported.

ceph.repo                                              100%  107   209.4KB/s   00:00

[root@ceph01 ~]# scp /etc/yum.repos.d/ceph.repo ceph03:/etc/yum.repos.d/

Authorized users only. All activities may be monitored and reported.

ceph.repo                                              100%  107   203.1KB/s   00:00

3. 安装ceph

[root@ceph01 ~]# cephadm bootstrap --mon-ip 192.168.101.10 --initial-dashboard-user admin --initial-dashboard-password 123 --dashboard-password-noupdate

--mon-ip指定monitor，指定一个就行，后期可以添加

--initial-dashboard-user admin 指定dashboard的用户名是admin，不指定也行

--initial-dashboard-password 123 指定dashboard的用户名是123，不指定也行

--dashboard-password-noupdate 第一次登录dashboard无需修改密码

安装完之后会有一个回显

Ceph Dashboard is now available at:

	     URL: https://localhost.localdomain:8443/

	    User: admin

	Password: 123

Enabling client.admin keyring and conf on hosts with "admin" label

You can access the Ceph CLI with:

	sudo /usr/sbin/cephadm shell --fsid dc6d1544-17ef-11ef-9393-000c297dea16 -c /etc/ceph/ceph.conf -k /etc/ceph/ceph.client.admin.keyring

Please consider enabling telemetry to help improve Ceph:

	ceph telemetry on

For more information see:

	https://docs.ceph.com/docs/pacific/mgr/telemetry/

Bootstrap complete.

3.1 登录dashboard

3.2 安装ceph-common

[root@ceph01 ~]# yum install ceph-common  --nobest

如果不加上nobest的话，他会报错，因为我们的版本是16.2.13，而仓库里的是common是16.2.15，不是最佳匹配

加上nobest的话他就不会报错了

装完之后我们可以使用ceph -s 来查看集群状态

[root@ceph01 ~]# ceph -s

  cluster:

    id:     dc6d1544-17ef-11ef-9393-000c297dea16

    health: HEALTH_WARN

            OSD count 0 < osd_pool_default_size 3

  services:

    mon: 1 daemons, quorum ceph01 (age 30m)

    mgr: ceph01.luyssm(active, since 27m)

    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:

3.2.1 群健康的3种状态

1. health: HEALTH_OK       这个代表集群是OK的

2. health: HEALTH_WARN  这个代表的是有警告

3. health: HEALTH_ERR     这个代表集群出现错误，无法提供服务

3.2.2 services

mon: 1 daemons, quorum ceph01 (age 30m)

mgr: ceph01.luyssm(active, since 27m)

osd: 0 osds: 0 up, 0 in

这里可以看到有一个mon，没有osd，没有osd是up

osd的状态：

up且in：代表osd运行正常且至少承载了一个PG

up且out：代表osd运行正常，但是没有承载PG，新加入集群的osd为这个状态

down且in：表示osd运行异常，但承载了一个PG

down且out：表示osd运行异常，且没有承载PG

3.2.3 健康详细情况

[root@ceph01 ~]# ceph health detail

HEALTH_WARN OSD count 0 < osd_pool_default_size 3

[WRN] TOO_FEW_OSDS: OSD count 0 < osd_pool_default_size 3

这里会详细的说明为什么不健康

4. 添加节点

有一个命令 ceph orch 他是用来管理节点以及 orch 信息的c

[root@ceph01 ~]# ceph orch ls

NAME           PORTS        RUNNING  REFRESHED  AGE  PLACEMENT

alertmanager   ?:9093,9094      1/1  2m ago     45m  count:1

crash                           1/1  2m ago     45m  *

grafana        ?:3000           1/1  2m ago     45m  count:1

mgr                             1/2  2m ago     45m  count:2

mon                             1/5  2m ago     45m  count:5

node-exporter  ?:9100           1/1  2m ago     45m  *

prometheus     ?:9095           1/1  2m ago     45m  count:1

[root@ceph01 ~]# ceph orch ps

NAME                  HOST    PORTS        STATUS         REFRESHED  AGE  MEM USE  MEM LIM  VERSION  IMAGE ID      CONTAINER ID

alertmanager.ceph01   ceph01  *:9093,9094  running (52m)    48s ago  53m    23.8M        -  0.23.0   ba2b418f427c  922cc9da5d93

crash.ceph01          ceph01               running (53m)    48s ago  53m    6665k        -  16.2.13  e08a45948779  beb27dd23017

grafana.ceph01        ceph01  *:3000       running (51m)    48s ago  52m    52.8M        -  8.3.5    dad864ee21e9  8040b45413ea

mgr.ceph01.luyssm     ceph01  *:9283       running (54m)    48s ago  54m     430M        -  16.2.13  e08a45948779  46795e2d6fd4

mon.ceph01            ceph01               running (54m)    48s ago  55m     127M    2048M  16.2.13  e08a45948779  40063aa2ec52

node-exporter.ceph01  ceph01  *:9100       running (52m)    48s ago  52m    20.3M        -  1.3.1    1dbe0e931976  526975c5960b

prometheus.ceph01     ceph01  *:9095       running (52m)    48s ago  52m    68.7M        -  2.33.4   514e6a882f6e  7c8ef8a42751

通过ps可以看到ceph具体的进程，运行在哪个机器上，内存占用是多少，允许最大占用内存是多少，这里的image id就是容器使用的镜像ID，cephadm部署出来的集群就是基于容器的

4.1 开始添加节点

需要将/etc/ceph/ceph.pub这个公钥传到被添加的节点上

4.1.1 发放公钥

[root@ceph01 ceph]# ssh-copy-id -f -i /etc/ceph/ceph.pub ceph02

[root@ceph01 ceph]# ssh-copy-id -f -i /etc/ceph/ceph.pub ceph03

4.1.2 被添加节点安装容器引擎

# 先移除本来就存在的podman1版本

[root@ceph02 ~]# yum remove podman* -y

# 安装podman3

[root@ceph02 ~]# yum install podman-3* -y

[root@ceph03 ~]# yum install podman-3* -y

4.1.3 添加节点

[root@ceph01 ceph]# ceph orch  host add ceph02 192.168.101.20

Added host 'ceph02' with addr '192.168.101.20'

[root@ceph01 ceph]# ceph orch  host add ceph03 192.168.101.30

Added host 'ceph03' with addr '192.168.101.30'

[root@ceph01 ceph]# ceph orch host ls

HOST    ADDR            LABELS  STATUS

ceph01  192.168.101.10  _admin

ceph02  192.168.101.20

ceph03  192.168.101.30

3 hosts in cluster

Lables 就是标签，当某个节点拥有_admin标签时，集群就会把连接客户端连接ceph集群的认证文件发放到该节点上

4.1.4 标签修改

添加标签

目前是只有ceph01拥有admin标签，在/etc/ceph 下有一些其他节点没有的文件

[root@ceph01 ceph]# ls /etc/ceph/

ceph.client.admin.keyring  ceph.conf  ceph.pub  rbdmap

# ceph03查看

[root@ceph03 ~]# ls /etc/ceph/

rbdmap

# 给ceph03打标签

[root@ceph01 ceph]# ceph orch host label add ceph03 _admin

Added label _admin to host ceph0

# 重新查看ceph03

[root@ceph03 ~]# ls /etc/ceph/

ceph.client.admin.keyring  ceph.conf  rbdmap

[root@ceph01 ceph]# ceph orch host ls

HOST    ADDR            LABELS  STATUS

ceph01  192.168.101.10  _admin

ceph02  192.168.101.20

ceph03  192.168.101.30  _admin

这个时候，ceph03就可以使用ceph客户端来操作ceph集群了

删除标签

[root@ceph01 ceph]# ceph orch host label rm ceph03 _admin

Removed label _admin from host ceph03

[root@ceph01 ceph]# ceph orch host ls

HOST    ADDR            LABELS  STATUS

ceph01  192.168.101.10  _admin

ceph02  192.168.101.20

ceph03  192.168.101.30

4.2 关闭mon自动扩展

[root@ceph01 ~]# ceph orch apply mon --unmanaged

Scheduled mon update...

[root@ceph01 ~]# ceph orch apply mon 3

Scheduled mon update...

[root@ceph01 ~]# ceph orch ls

NAME           PORTS        RUNNING  REFRESHED  AGE   PLACEMENT

alertmanager   ?:9093,9094      1/1  97s ago    100m  count:1

crash                           3/3  99s ago    100m  *

grafana        ?:3000           1/1  97s ago    100m  count:1

mgr                             2/2  99s ago    100m  count:2

mon                             3/3  99s ago    52s   count:3

node-exporter  ?:9100           3/3  99s ago    100m  *

prometheus     ?:9095           1/1  97s ago    100m  count:1

4.3 将mon服务固定在某几个节点

如果有一个mon节点挂掉了，而此时又添加了一台新的节点，那么按照ceph集群的控制，可能会在新的节点上启动一个mon，但我们并不想他更换mon节点，此时可以这么做

# 1. 先给节点打标签

[root@ceph01 ~]# ceph orch host label add ceph01 mon

Added label mon to host ceph01

[root@ceph01 ~]# ceph orch host label add ceph02 mon

Added label mon to host ceph02

[root@ceph01 ~]# ceph orch host label add ceph03 mon

Added label mon to host ceph03

# 2. 开启标签匹配

[root@ceph01 ~]# ceph orch apply mon label:mon

Scheduled mon update...

这样操作之后，mon就只会在有mon标签的节点上去启动

5. 添加OSD

首先需要ceph节点上有空闲的盘，然后将空闲的盘添加进来，必须是一块裸盘，在一千的版本是允许是一个目录的

[root@ceph01 ~]# ceph orch daemon add osd ceph01:/dev/sdb

Created osd(s) 0 on host 'ceph01'

[root@ceph01 ~]# ceph orch daemon add osd ceph01:/dev/sdc

Created osd(s) 1 on host 'ceph01'

[root@ceph01 ~]# ceph orch daemon add osd ceph01:/dev/sdd

Created osd(s) 2 on host 'ceph01'

在添加节点之后ceph会将这块盘做成一个lvm，可以使用lvs去查看

[root@ceph01 ~]# lvs

  LV                                             VG                                        Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert

  osd-block-92842562-ddd9-4703-a406-0c5608943e67 ceph-4b36ac72-7807-4e01-97d6-a47974ff5819 -wi-ao---- <50.00g

  osd-block-ca2d6b54-650f-41bc-9519-08eeb5d405fb ceph-615825c2-3c13-4367-98e3-7b9197eda340 -wi-ao---- <50.00g

  osd-block-2e02f3ac-9768-48d7-8d7b-591d1f5badd5 ceph-bc484b43-f83f-43b2-b49e-a838c8d07e75 -wi-ao---- <50.00g

  home                                           openeuler                                 -wi-ao---- <29.90g

  root                                           openeuler                                 -wi-ao---- <61.24g

  swap                                           openeuler                                 -wi-ao----  <7.86g

添加完之后我们使用命令来查看

[root@ceph01 ~]# ceph -s

  cluster:

    id:     dc6d1544-17ef-11ef-9393-000c297dea16

    health: HEALTH_OK

  services:

    mon: 3 daemons, quorum ceph01,ceph02,ceph03 (age 18m)

    mgr: ceph02.oxmsfu(active, since 19m), standbys: ceph01.luyssm

    osd: 9 osds: 9 up (since 4m), 9 in (since 4m)

  data:

    pools:   1 pools, 1 pgs

    objects: 0 objects, 0 B

    usage:   53 MiB used, 450 GiB / 450 GiB avail

    pgs:     1 active+clean

这里显示有9个osd，并且状态是up且in，说明没问题

ceph df

# ceph df命令

[root@ceph01 ~]# ceph df

--- RAW STORAGE ---

CLASS     SIZE    AVAIL    USED  RAW USED  %RAW USED

hdd    450 GiB  450 GiB  53 MiB    53 MiB       0.01

TOTAL  450 GiB  450 GiB  53 MiB    53 MiB       0.01

--- POOLS ---

POOL                   ID  PGS  STORED  OBJECTS  USED  %USED  MAX AVAIL

device_health_metrics   1    1     0 B        0   0 B      0    142 GiB

ceph osd df

# ceph osd df

[root@ceph01 ~]# ceph osd df

ID  CLASS  WEIGHT   REWEIGHT  SIZE     RAW USE  DATA     OMAP  META     AVAIL    %USE  VAR   PGS  STATUS

 0    hdd  0.04880   1.00000   50 GiB  6.0 MiB  552 KiB   0 B  5.5 MiB   50 GiB  0.01  1.02    0      up

 1    hdd  0.04880   1.00000   50 GiB  6.0 MiB  552 KiB   0 B  5.5 MiB   50 GiB  0.01  1.02    0      up

 2    hdd  0.04880   1.00000   50 GiB  6.0 MiB  552 KiB   0 B  5.4 MiB   50 GiB  0.01  1.01    1      up

 3    hdd  0.04880   1.00000   50 GiB  6.0 MiB  552 KiB   0 B  5.4 MiB   50 GiB  0.01  1.01    1      up

 4    hdd  0.04880   1.00000   50 GiB  5.9 MiB  552 KiB   0 B  5.3 MiB   50 GiB  0.01  0.99    0      up

 5    hdd  0.04880   1.00000   50 GiB  6.1 MiB  552 KiB   0 B  5.6 MiB   50 GiB  0.01  1.03    0      up

 6    hdd  0.04880   1.00000   50 GiB  5.9 MiB  552 KiB   0 B  5.3 MiB   50 GiB  0.01  0.99    0      up

 7    hdd  0.04880   1.00000   50 GiB  5.7 MiB  552 KiB   0 B  5.2 MiB   50 GiB  0.01  0.97    1      up

 8    hdd  0.04880   1.00000   50 GiB  5.7 MiB  552 KiB   0 B  5.2 MiB   50 GiB  0.01  0.97    0      up

                       TOTAL  450 GiB   53 MiB  4.9 MiB   0 B   48 MiB  450 GiB  0.01

MIN/MAX VAR: 0.97/1.03  STDDEV: 0

ceph osd tree

[root@ceph01 ~]# ceph osd tree

ID  CLASS  WEIGHT   TYPE NAME        STATUS  REWEIGHT  PRI-AFF

-1         0.43918  root default

-3         0.14639      host ceph01

 0    hdd  0.04880          osd.0        up   1.00000  1.00000

 1    hdd  0.04880          osd.1        up   1.00000  1.00000

 2    hdd  0.04880          osd.2        up   1.00000  1.00000

-5         0.14639      host ceph02

 3    hdd  0.04880          osd.3        up   1.00000  1.00000

 4    hdd  0.04880          osd.4        up   1.00000  1.00000

 5    hdd  0.04880          osd.5        up   1.00000  1.00000

-7         0.14639      host ceph03

 6    hdd  0.04880          osd.6        up   1.00000  1.00000

 7    hdd  0.04880          osd.7        up   1.00000  1.00000

 8    hdd  0.04880          osd.8        up   1.00000  1.00000

到这里ceph的部署就结束了

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