ceph集群部署

一、ceph特点高性能

1. 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。
2.考虑了容灾域的隔离，能够实现各类负载的副本放置规则，例如跨机房、机架
感知等。
3. 能够支持上千个存储节点的规模，支持TB到PB级的数据。

高可用性：
1. 副本数可以灵活控制。
2. 支持故障域分隔，数据强一致性。
3. 多种故障场景自动进行修复自愈。
4. 没有单点故障，自动管理。

高可扩展性：
1. 去中心化。
2. 扩展灵活。
3. 随着节点增加而线性增长。

特性丰富：
1. 支持三种存储接口：块存储、文件存储、对象存储。
2. 支持自定义接口，支持多种语言驱动。

二、ceph提供的存储方式

对象存储(RADOSGW):提供RESTful接口,也提供多种编程语言绑定,兼容S3、Swift；
块存储（RDB）:由RBD提供，可以直接作为磁盘挂载，内置了容灾机制；
文件系统（CephFS）：提供POSIX兼容的网络文件系统CephFS，专注于高性能、大容量存储；



1、Monitors：监视器，维护集群状态的多种映射，同时提供认证和日志记录服务，包括有关monitor 节点端到端的信息，其中包括 Ceph 集群ID，监控主机名和IP以及端口。并且存储当前版本信息以及最新更改信息，通过 "ceph mon dump"查看 monitor map。

2、MDS（Metadata Server）：Ceph 元数据，主要保存的是Ceph文件系统的元数据。注意：ceph的块存储和ceph对象存储都不需要MDS。


3、OSD：即对象存储守护程序，但是它并非针对对象存储。是物理磁盘驱动器，将数据以对象的形式存储到集群中的每个节点的物理磁盘上。OSD负责存储数据、处理数据复制、恢复、回（Backfilling）、再平衡。完成存储数据的工作绝大多数是由 OSD daemon 进程实现。在构建 Ceph OSD的时候，建议采用SSD 磁盘以及xfs文件系统来格式化分区。此外OSD还对其它OSD进行心跳检测，检测结果汇报给Monitor

4、RADOS：Reliable Autonomic Distributed Object Store。RADOS是ceph存储集群的基础。在ceph中，所有数据都以对象的形式存储，并且无论什么数据类型，RADOS对象存储都将负责保存这些对象。RADOS层可以确保数据始终保持一致。

5、librados：librados库，为应用程度提供访问接口。同时也为块存储、对象存储、文件系统提供原生的接口。

6、RADOSGW：网关接口，提供对象存储服务。它使用librgw和librados来实现允许应用程序与Ceph对象存储建立连接。并且提供S3 和 Swift 兼容的RESTful API接口。

7、RBD：块设备，它能够自动精简配置并可调整大小，而且将数据分散存储在多个OSD上。

8、CephFS：Ceph文件系统，与POSIX兼容的文件系统，基于librados封装原生接口

1、正常IO流程图

步骤：

   　　 1. client 创建cluster handler。
   　　 2. client 读取配置文件。
   　　 3. client 连接上monitor，获取集群map信息。
   　　 4. client 读写io 根据crshmap 算法请求对应的主osd数据节点。
   　　 5. 主osd数据节点同时写入另外两个副本节点数据。
   　　 6. 等待主节点以及另外两个副本节点写完数据状态。
   　　 7. 主节点及副本节点写入状态都成功后，返回给client，io写入完成

2、新主IO流程图

说明：如果新加入的OSD1取代了原有的 OSD4成为 Primary OSD, 由于 OSD1 上未创建 PG , 不存在数据，那么 PG 上的 I/O 无法进行，怎样工作的呢？
　新主IO流程步骤：
　　 1. client连接monitor获取集群map信息。
　　 2. 同时新主osd1由于没有pg数据会主动上报monitor告知让osd2临时接替为主。
　　 3. 临时主osd2会把数据全量同步给新主osd1。
　　 4. client IO读写直接连接临时主osd2进行读写。
　　 5. osd2收到读写io，同时写入另外两副本节点。
　　 6. 等待osd2以及另外两副本写入成功。
　　 7. osd2三份数据都写入成功返回给client, 此时client io读写完毕。
　　 8. 如果osd1数据同步完毕，临时主osd2会交出主角色。
　　 9. osd1成为主节点，osd2变成副本。

五、Ceph 数据存储过程

无论使用哪种存储方式（对象、块、文件系统），存储的数据都会被切分成Objects。Objects 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与ono生成，虽然这些名词看上去很复杂，其实相当简单。

ino：即是文件的File ID，用于在全局唯一标识每一个文件
ono：则是分片的编号
　　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。
　　File —— 此处的file就是用户需要存储或者访问的文件。对于一个基于Ceph开发的对象存储应用而言，这个file也就对应于应用中的“对象”，也就是用户直接操作的“对象”。
　　Ojbect —— 此处的object是RADOS所看到的“对象”。Object与上面提到的file的区别是，object的最大size由RADOS限定（通常为2MB或4MB），以便实现底层存储的组织管理。因此，当上层应用向RADOS存入size很大的file时，需要将file切分成统一大小的一系列object（最后一个的大小可以不同）进行存储。为避免混淆，在本文中将尽量避免使用中文的“对象”这一名词，而直接使用file或object进行说明。
　　PG（Placement Group）—— 顾名思义，PG的用途是对object的存储进行组织和位置映射。具体而言，一个PG负责组织若干个object（可以为数千个甚至更多），但一个object只能被映射到一个PG中，即，PG和object之间是“一对多”映射关系。同时，一个PG会被映射到n个OSD上，而每个OSD上都会承载大量的PG，即，PG和OSD之间是“多对多”映射关系。在实践当中，n至少为2，如果用于生产环境，则至少为3。一个OSD上的PG则可达到数百个。事实上，PG数量的设置牵扯到数据分布的均匀性问题。关于这一点，下文还将有所展开。
　　OSD —— 即object storage device，前文已经详细介绍，此处不再展开。唯一需要说明的是，OSD的数量事实上也关系到系统的数据分布均匀性，因此其数量不应太少。在实践当中，至少也应该是数十上百个的量级才有助于Ceph系统的设计发挥其应有的优势。

基于上述定义，便可以对寻址流程进行解释了。具体而言， Ceph中的寻址至少要经历以下三次映射：
（1）File -> object映射
（2）Object -> PG映射，hash(oid) & mask -> pgid
（3）PG -> OSD映射，CRUSH算法
　　CRUSH，Controlled Replication Under Scalable Hashing，它表示数据存储的分布式选择算法， ceph 的高性能/高可用就是采用这种算法实现。CRUSH 算法取代了在元数据表中为每个客户端请求进行查找，它通过计算系统中数据应该被写入或读出的位置。CRUSH能够感知基础架构，能够理解基础设施各个部件之间的关系。并CRUSH保存数据的多个副本，这样即使一个故障域的几个组件都出现故障，数据依然可用。CRUSH 算是使得 ceph 实现了自我管理和自我修复。

RADOS 分布式存储相较于传统分布式存储的优势在于:

  　　1. 将文件映射到object后，利用Cluster Map 通过CRUSH 计算而不是查找表方式定位文件数据存储到存储设备的具体位置。优化了传统文件到块的映射和Block MAp的管理。
  　　2. RADOS充分利用OSD的智能特点，将部分任务授权给OSD，最大程度地实现可扩展

七、Ceph Pool和PG分布情况

pool：是ceph存储数据时的逻辑分区，它起到namespace的作用。每个pool包含一定数量(可配置) 的PG。PG里的对象被映射到不同的Object上。pool是分布到整个集群的。 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

管理节点：ceph-admin

ceph节点：ceph-node1, ceph-node2, ceph-node3

所有节点：ceph-admin, ceph-node1, ceph-node2, ceph-node3

1. 修改主机名(各个节点)

hostnamectl set-hostname  ceph-admin

hostnamectl set-hostname  ceph-node1

hostnamectl set-hostname  ceph-node2

hostnamectl set-hostname  ceph-node3

2. 修改hosts文件(各个节点)

# vi /etc/hosts
192.168.10.102 ceph-admin
192.168.10.103 ceph-node1
192.168.10.104 ceph-node2
192.168.10.105 ceph-node3

​

二、ceph节点安装（所有节点）

建议在所有 Ceph 节点上安装 NTP 服务（特别是 Ceph Monitor 节点），以免因时钟漂移导致故障
# sudo yum install ntp ntpdate ntp-doc
NTP服务端配置
1.检查系统是否安装了NTP包，没有安装我们直接使用yum命令安装
2.NTP服务端配置文件编辑： vim /etc/ntp.conf

 
 # @3新增-权限配置
 restrict *IP* mask 255.255.255.0 nomodify notrap
 
 # @3改动-注释掉上级时间服务器地址
 #server 0.centos.pool.ntp.org iburst
 #server 1.centos.pool.ntp.org iburst
 #server 2.centos.pool.ntp.org iburst
 #server 3.centos.pool.ntp.org iburst
 # 新增上级时间服务器
 server *IP* 
 

3.启动NTP时间服务器：systemctl start ntpd

4.查看NTP是否正常运行：netstat -tlunp | grep ntp

三、 创建部署 CEPH 的用户（所有节点）

ceph-deploy 工具必须以普通用户登录 Ceph 节点，且此用户拥有无密码使用 sudo 的权限，因为它需要在安装软件及配置文件的过程中，不必输入密码。
建议在集群内的所有 Ceph 节点上给 ceph-deploy 创建一个特定的用户，但不要用 “ceph” 这个名字。

1、在各 Ceph 节点创建新用户
#sudo useradd cephu
#sudo passwd cephu

2、确保各 Ceph 节点上新创建的用户都有 sudo 权限
# visudo
最后一行添加：
cephu	ALL=(root)	NOPASSWD:ALL

四、允许无密码SSH登录（管理节点）

因为 ceph-deploy 不支持输入密码，你必须在**管理节点**上生成 SSH 密钥并把其公钥分发到各 Ceph 节点。 ceph-deploy 会尝试给初始 monitors 生成 SSH 密钥对。

1. 生成 SSH 密钥对
不要用 sudo 或 root 用户。
# su cephu
$ ssh-keygen  #一路回车

2. 把公钥拷贝到各 Ceph 节点
$ ssh-copy-id ceph-node1
$ ssh-copy-id ceph-node2
$ ssh-copy-id ceph-node3
3. 修改 ~/.ssh/config 文件（没有则新增），这样 ceph-deploy 就能用你所建的用户名登录 Ceph 节点了

$ sudo vi ~/.ssh/config
Host ceph-admin
   Hostname ceph-admin
   User cephu
Host ceph-node1
   Hostname ceph-node1
   User cephu
Host ceph-node2
   Hostname ceph-node2
   User cephu
Host ceph-node3
   Hostname ceph-node3
   User cephu
4. 测试ssh能否成功
$ ssh ceph-node1
exit
$ ssh ceph-node2
exit
$ ssh ceph-node3
exit
$ sudo chmod 644 ~/.ssh/config

五、 配置EPEL源（所有节点）

$ sudo yum install -y yum-utils && sudo yum-config-manager --add-repo https://dl.fedoraproject.org/pub/epel/7/x86_64/ && sudo yum install --nogpgcheck -y epel-release && sudo rpm --import /etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-EPEL-7 && sudo rm /etc/yum.repos.d/dl.fedoraproject.org*


1. 把软件包源加入软件库（管理节点）
$ sudo vi /etc/yum.repos.d/ceph.repo
[Ceph]
name=Ceph packages for $basearch
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-luminous/el7/$basearch/
enabled=1
gpgcheck=0
type=rpm-md
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/ceph/keys/release.asc
priority=1

[Ceph-noarch]
name=Ceph noarch packages
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-luminous/el7/noarch/
enabled=1
gpgcheck=0
type=rpm-md
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/ceph/keys/release.asc
priority=1

[ceph-source]
name=Ceph source packages
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-luminous/el7/SRPMS/
enabled=1
gpgcheck=0
type=rpm-md
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/ceph/keys/release.asc
priority=1
2.新软件库并安装ceph-deploy（管理节点）

     $sudo yum update && sudo yum install ceph-deploy
     $ sudo yum install yum-plugin-priorities

六、搭建集群

1. 安装准备，创建文件夹(管理节点)

1.在管理节点上创建一个目录，用于保存 ceph-deploy 生成的配置文件和密钥对。

$ cd ~
$ mkdir my-cluster
$ cd my-cluster

注：若安装ceph后遇到麻烦可以使用以下命令进行清除包和配置：

// 删除安装包
$ ceph-deploy purge ceph-admin ceph-node1 ceph-node2 ceph-node3

// 清除配置
$ ceph-deploy purgedata ceph-admin ceph-node1 ceph-node2 ceph-node3
$ ceph-deploy forgetkeys


2. 创建集群和监控节点 (管理节点)
创建集群并初始化监控节点：
这里ceph-node1是monitor节点，所以执行：
$ ceph-deploy new ceph-node1
完成后，my-clster 下多了3个文件：ceph.conf、ceph-deploy-ceph.log 和 ceph.mon.keyring。

3. 修改配置文件
$ cat ceph.conf
[global]
fsid = be35ff7c-8ca8-4900-87f1-73fd1561f1b0
mon_initial_members = ceph-node1
mon_host = 192.168.10.103
auth_cluster_required = cephx
auth_service_required = cephx
auth_client_required = cephx

把 Ceph 配置文件里的默认副本数从 3 改成 2 ，这样只有两个 OSD 也可以达到 active + clean 状态。
把 osd pool default size = 2 加入
$ sed -i '$a\osd pool default size = 2' ceph.conf

如果有多个网卡，
可以把 public network 写入 Ceph 配置文件的 [global] 段：
public network = {ip-address}/{netmask}


4. 安装ceph  (在所有节点操作  如果在管理节点操作可能会超时)
sudo yum -y remove  pciutils-libs
sudo yum -y install ceph ceph-radosgw yum-plugin-priorities


5. 配置初始 monitor(s)、并收集所有密钥(管理节点)
$ ceph-deploy mon create-initial
{cluster-name}.client.admin.keyring
{cluster-name}.bootstrap-osd.keyring
{cluster-name}.bootstrap-mds.keyring
{cluster-name}.bootstrap-rgw.keyring

6. 添加2个OSD
登录到 Ceph 节点、并给 OSD 守护进程创建一个目录，并添加权限。
$ ssh ceph-node2
$ sudo mkdir -p /data/local/osd0
$ sudo chmod 777  /data/local/osd0/
$ exit

$ ssh ceph-node3
$ sudo mkdir -p /data/local/osd1
$ sudo chmod 777 /data/local/osd1/
$ exit

然后，从管理节点执行 ceph-deploy 来准备 OSD 。
$ ceph-deploy osd prepare ceph-node2:/data/local/osd0 ceph-node3:/data/local/osd1
最后，激活 OSD 。
$ ceph-deploy osd activate ceph-node2:/data/local/osd0 ceph-node3:/data/local/osd1

7.把配置文件和 admin 密钥拷贝到管理节点和 Ceph 节点
$ ceph-deploy admin ceph-admin ceph-node1 ceph-node2 ceph-node3

8.所有节点操作
$sudo chmod +r /etc/ceph/ceph.client.admin.keyring





 部署MGR
  1 [manager@deploy my-cluster]$ ceph-deploy mgr create node1 node2 node3

 开启dashboard
sudo ceph mgr module enable dashboard			#开启dashboard模块
sudo ceph config-key set mgr /dashboard/node1/server_addr  

  
  
9. 检查集群的健康状况和OSD节点状况

ssh ceph-node1 sudo ceph health
ssh ceph-node1 sudo ceph -s
ssh ceph-node2 sudo ceph health
ssh ceph-node2 sudo ceph -s
ssh ceph-node3 sudo ceph health
ssh ceph-node3 sudo ceph -s

[cephu@ceph-admin my-cluster]$ ceph health
HEALTH_OK
	
[cephu@ceph-admin my-cluster]$ ceph -s
    cluster be35ff7c-8ca8-4900-87f1-73fd1561f1b0
     health HEALTH_OK
     monmap e1: 1 mons at {ceph-node1=192.168.10.103:6789/0}
            election epoch 3, quorum 0 ceph-node1
     osdmap e10: 2 osds: 2 up, 2 in
            flags sortbitwise,require_jewel_osds
      pgmap v26: 64 pgs, 1 pools, 0 bytes data, 0 objects
            13883 MB used, 88466 MB / 102350 MB avail
                  64 active+clean
                  
[cephu@ceph-admin my-cluster]$  ceph osd df
ID WEIGHT  REWEIGHT SIZE    USE    AVAIL  %USE  VAR  PGS 
 0 0.04880  1.00000  51175M  6791M 44383M 13.27 0.98  64 
 1 0.04880  1.00000  51175M  7091M 44083M 13.86 1.02  64 
              TOTAL 102350M 13883M 88466M 13.56          
MIN/MAX VAR: 0.98/1.02  STDDEV: 0.29

ceph默认的CRUSH故障域是host级别。
查看当前CRUSH
[cephu@ceph-admin my-cluster]$ ceph osd tree
ID CLASS WEIGHT  TYPE NAME           STATUS REWEIGHT PRI-AFF 
-1       0.01959 root default                                
-3       0.00980     host ceph-node2                         
 0   hdd 0.00980         osd.0           up  1.00000 1.00000 
-5       0.00980     host ceph-node3                         
 1   hdd 0.00980         osd.1           up  1.00000 1.00000 

获取当前Crush Map
[root@ceph-osd1 ~]# ceph osd getcrushmap -o /tmp/cephcrushmap


反编译Crush Map
因为/tmp/cephcrushmap是一个二进制文件，需要通过crushtool反编译为文本文件。
[root@ceph-osd1 ~]# crushtool -d /tmp/cephcrushmap > /tmp/cephcrushmap.txt

编译Crush Map文本文件为二进制文件
[root@ceph-osd1 ~]# crushtool -c /tmp/cephcrushmap.txt -o /tmp/cephcrushmap.new

把新的Crush Map应用于集群并生效
[root@ceph-osd1 ~]# ceph osd setcrushmap -i /tmp/cephcrushmap.new

四、创建Pool

执行以下命令创建一个pool，名字叫pool1

$ sudo ceph osd pool create pool1 128 

执行以下命令将pool的size（副本数）设置为2，否则执行命令rbd ls pool1时会卡住

$ sudo ceph osd pool set pool1 size 2

执行命令sudo ceph -s查看pg的状态，应该是active+clean

$ sudo ceph -s
  ... 
  data:
    pools:   1 pools, 128 pgs
    objects: 0 objects, 0B
    usage:   1.00GiB used, 19.0GiB / 20.0GiB avail
    pgs:     128 active+clean

执行以下命令，可以看到ceph集群中的pool

$ sudo ceph osd pool ls
pool1

如果想删除pool1，则执行以下的命令

$ sudo ceph osd pool delete pool1 pool1 --yes-i-really-really-mean-it

重启ceph-mon服务，命令如下：

    $ systemctl restart ceph-mon.target

扩展 -------网上复制下来的 没操作

四、扩展集群（扩容）

1. 添加OSD

在 ceph-node1 上添加一个 osd.2。

1. 创建目录

$ ssh ceph-node1
$ sudo mkdir /var/local/osd2
$ sudo chmod 777 /var/local/osd2/
$ exit

1. 准备OSD

$ ceph-deploy osd prepare ceph-node1:/var/local/osd2

1. 激活OSD

$ ceph-deploy osd activate ceph-node1:/var/local/osd2

1. 检查集群状况和OSD节点：

[zeng@ceph-admin my-cluster]$ ceph -s
    cluster a3dd419e-5c99-4387-b251-58d4eb582995
     health HEALTH_OK
     monmap e1: 1 mons at {ceph-node1=192.168.0.131:6789/0}
            election epoch 3, quorum 0 ceph-node1
     osdmap e15: 3 osds: 3 up, 3 in
            flags sortbitwise,require_jewel_osds
      pgmap v37: 64 pgs, 1 pools, 0 bytes data, 0 objects
            19450 MB used, 32731 MB / 52182 MB avail
                  64 active+clean

[zeng@ceph-admin my-cluster]$ ceph osd df
ID WEIGHT  REWEIGHT SIZE   USE    AVAIL  %USE  VAR  PGS 
 0 0.01659  1.00000 17394M  6478M 10915M 37.24 1.00  41 
 1 0.01659  1.00000 17394M  6478M 10915M 37.24 1.00  43 
 2 0.01659  1.00000 17394M  6494M 10899M 37.34 1.00  44 
              TOTAL 52182M 19450M 32731M 37.28          
MIN/MAX VAR: 1.00/1.00  STDDEV: 0.04

2. 添加MONITORS

在 ndoe2 和 ceph-node3 添加监控节点。

1. 修改 mon_initial_members、mon_host 和 public network 配置：

[global]
fsid = a3dd419e-5c99-4387-b251-58d4eb582995
mon_initial_members = ceph-node1,ceph-node2,ceph-node3
mon_host = 192.168.0.131,192.168.0.132,192.168.0.133
auth_cluster_required = cephx
auth_service_required = cephx
auth_client_required = cephx

osd pool default size = 2
public network = 192.168.0.120/24

1. 推送至其他节点：

$ ceph-deploy --overwrite-conf config push ceph-node1 ceph-node2 ceph-node3

1. 添加监控节点:

$ ceph-deploy mon add ceph-node2 ceph-node3

1. 查看集群状态和监控节点：

[zeng@ceph-admin my-cluster]$ ceph -s
    cluster a3dd419e-5c99-4387-b251-58d4eb582995
     health HEALTH_OK
     monmap e3: 3 mons at {ceph-node1=192.168.0.131:6789/0,ceph-node2=192.168.0.132:6789/0,ceph-node3=192.168.0.133:6789/0}
            election epoch 8, quorum 0,1,2 ceph-node1,ceph-node2,ceph-node3
     osdmap e25: 3 osds: 3 up, 3 in
            flags sortbitwise,require_jewel_osds
      pgmap v3919: 64 pgs, 1 pools, 0 bytes data, 0 objects
            19494 MB used, 32687 MB / 52182 MB avail
                  64 active+clean
                  
[zeng@ceph-admin my-cluster]$ ceph mon stat
e3: 3 mons at {ceph-node1=192.168.0.131:6789/0,ceph-node2=192.168.0.132:6789/0,ceph-node3=192.168.0.133:6789/0}, election epoch 8, quorum 0,1,2 ceph-node1,ceph-node2,ceph-node3