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
一、Ceph 相关知识
1.1 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。RedHat及OpenStack，Kubernetes都可与Ceph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
1.2 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，因而适用于不同的应用场景。
1.3 Ceph 架构
客户端（主机/虚拟机/容器/应用程序APP）：在Ceph中进行数据读写的终端。
LibRADOS对象访问接口：提供访问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、RGW对象存储接口、CephFS文件存储接口。还支持用户使用java、python、C、C++等编程语言二次开发自定义访问接口。
RADOS基础存储系统（统一存储池）：提供存储能力的。Ceph中一切都是以对象(object)形式存储的。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。
1.4 Ceph 核心组件
OSD(ceph-osd)：负责存储数据和管理数据，一般一个磁盘对应一个OSD，还负责响应客户端的读写请求
Monitor(ceph-mon)：负责保存OSD的元数据，维护Ceph集群状态的各种映射视图Map(监控全局状态)，还负责管理客户端的认证和授权
Manager(ceph-mgr)：负责跟踪Ceph集群性能状态和监控指标，暴露接口给外部监控系统获取监控指标数据
MDS(ceph-mds)：负责保存CephFS文件存储系统的元数据，管理目录结构，仅在使用CephFS文件存储接口功能的时候使用
PG(归置组)：可理解成保存OSD位置的索引，一个PG可以包含多个数据对象(object)，一个数据对象只能数据一个PG
Pool(存储池/资源池/数据池)：可理解成存放PG的命名空间namespace，一个Pool可有包含多个PG，同一个Pool里的PG不可以同名，不同的Pool里的PG可以同名
#raft paxos 都是一致性选举算法 实现在分布式系统中数据的同步和leader的选举
1.5 OSD的存储引擎
FileStore：是L版本(12.x)以前版本的唯一可选的OSD存储引擎，将数据对象存储为文件系统的文件，性能上有所不足
BlueStore：是L版本(12.x)开始的默认OSD存储引擎，将数据对象直接存储在块设备上，具有更好的数据读写性能和可靠性
1.6 Ceph的存储过程
1）文件默认会按照4M大小进行分片成一个或多个数据对象(object)
2）每个数据对象都有一个oid（由文件ID(ino)和分片编号(ono)组成），通过对oid使用HASH算法得到一个16进制的特征码，再除以Pool中的PG总数取余，获取到数据对象的pgid（整体由poolid+pgid组成）
3）通过对pgid使用CRUSH算法得到PG对应的OSD的ID，如果是多副本，则是主从OSD的ID（注：PG与OSD的对应关系是在创建存储池Pool的时候就确定好的）
4）将数据对象存储到对应的OSD里
1.7 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）
1.8 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
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
2.1 Ceph 环境规划
主机名 Public网络 Cluster网络 角色
admin 192.168.136.160 admin（管理节点负责集群整体部署）、client
node01 192.168.136.170 192.168.100.170 mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node02 192.168.136.180 192.168.100.180 mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node03 192.168.136.190 192.168.100.190 mon、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
client 192.168.136.195 client
2.2 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
1、关闭 selinux 与防火墙
systemctl disable --now firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
2、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
3、配置 hosts 解析
vim /etc/hosts
192.168.136.160 admin
192.168.136.170 node01
192.168.136.180 node02
192.168.136.190 node03
192.168.136.195 client
4、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-devel 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
5、在 admin 管理节点配置 ssh 免密登录所有节点
ssh-keygen
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
6、配置时间同步
vim /etc/chrony.conf
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
#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
7、设置node01 - 03双网卡
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp -a ifcfg-ens33 ifcfg-ens35
vim ifcfg-ens35
8、配置 Ceph yum源
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 --force
cd /etc/yum.repos.d/
cp ceph.repo ceph.repo.bak
sed -i 's#download.ceph.com#mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ceph#' ceph.repo
三、部署 Ceph 集群
1、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
2、安装 ceph-deploy 部署工具
cd /etc/ceph
yum install -y ceph-deploy
ceph-deploy --version
3、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
4、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 192.168.136.0/24 --cluster-network 192.168.100.0/24 node01 node02 node03
#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
5、在管理节点初始化 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
#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 mon 节点上查看自动开启的 mon 进程
ps aux | grep ceph
root 1823 0.0 0.2 189264 9216 ? Ss 19:46 0:00 /usr/bin/python2.7 /usr/bin/ceph-crash
ceph 3228 0.0 0.8 501244 33420 ? Ssl 21:08 0:00 /usr/bin/ceph-mon -f --cluster ceph --id node03 --setuser ceph --setgroupceph
root 3578 0.0 0.0 112824 988 pts/1 R+ 21:24 0:00 grep --color=auto ceph
#在管理节点查看 Ceph 集群状态
cd /etc/ceph
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: 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:
#查看 mon 集群选举的情况
ceph quorum_status --format json-pretty | grep leader
"quorum_leader_name": "node01",
#扩容 mon 节点
ceph-deploy mon add <节点名称>
6、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
#在 mon 节点上查看
ls /etc/ceph
ceph.client.admin.keyring ceph.conf rbdmap tmpr8tzyc
cd /etc/ceph
ceph -s
7、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 60G 0 disk
├─sda1 8:1 0 500M 0 part /boot
├─sda2 8:2 0 4G 0 part [SWAP]
└─sda3 8:3 0 55.5G 0 part /
sdb 8:16 0 20G 0 disk
sdc 8:32 0 20G 0 disk
sdd 8:48 0 20G 0 disk
#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
#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
#查看 ceph 集群状态
ceph -s
cluster:
id: 7e9848bb-909c-43fa-b36c-5805ffbbeb39
health: HEALTH_WARN
no avtive mgr
services:
mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03 (age 119m)
mgr: no daemons active
osd: 3 osds: 3 up (since 35s), 3 in (since 35s)
data:
pools: 0 pools, 0 pgs
objects: 0 objects, 0 B
usage: 3.0 GiB used, 57 GiB / 60 GiB avail
pgs:
ceph osd stat
ceph osd tree
rados df
ssh root@node01 systemctl status ceph-osd@0
ssh root@node02 systemctl status ceph-osd@1
ssh root@node03 systemctl status ceph-osd@2
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
#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。
8、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
#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
#扩容 mgr 节点
ceph-deploy mgr create <节点名称>
9、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
#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
#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
浏览器访问：http://192.168.136.170:8000 ，账号密码为 admin/12345678
10. 测试
浏览器访问：http://192.168.136.170:8000 ，账号密码为 admin/12345678
