＜十六＞Ceph mon 运维

Ceph 集群有故障了，你执行的第一个运维命令是什么？ 我猜测是ceph -s 。无论执行的第一个命令是什么，都肯定是先检查Mon。

在开始之前我们有必要介绍下Paxos协议，毕竟Mon就是靠它来实现数据唯一性。

一： Paxos 协议

1 Ceph 集群中的监视器（Monitors）是负责维护和分发集群状态的守护进程。多个Mon（通常是奇数个，如3个或5个）形成一个Mon集群，这些Mon通过 Paxos 协议来保持一致性。

Mon 一般都是2n+1 （n>=0） 因此Mon的个数一般是 1，3，5 。集群为了保证能正常选举，如果有 2n + 1 个监视器，那么集群可以容忍最多 n 个Mon的故障（Down）。

所以，对于一个由 2n + 1 个Mon组成的集群（例如 3 个监视器，n = 1），可以容忍 1 个Mon Down；对于 5 个Mon（n = 2），可以容忍 2 个Mon Down。以上规则适用于大多数的分布式集群。

Paxos节点与monitor节点绑定，每个mon启动一个Paxos ，Paxos为Mon提供服务。其中一个Paxos节点作为leader 其余的为peon 角色。Lerder 可以发起议案，peon 根据自己的本地历史选择接受或拒绝议案，并回复leader ，leder 提交超过半数Paxos节点接收的议案，这些Paxos节点被称为quorum (法定人数)。quorum 这个词接下来会被多次提到，因为Mon只有在quorum中才能进行正常选举和投票信息。

二: 集群状态检查

我们先复习下ceph的组件和其作用。

监视器（Monitors）简称Mon ：Ceph 监视器（ceph-mon）维护集群状态的映射信息，包括监视器映射（Monitor Map）、管理器映射（Manager Map）、OSD 映射（OSD Map）、MDS 映射（MDS Map）和 CRUSH 映射（CRUSH Map）。这些映射是 Ceph 守护进程之间协调操作所需的关键集群状态。监视器还负责管理守护进程和客户端之间的身份验证。

一句话总结：Mon 维护了集群5张地图（Mon Map ,Mgr Map, OSD Map MDS Map Crush Map ）

所谓Map就是地图，以寻路为目标。而在Ceph中MAP 也是如此，通过Mon Map 知道集群中有哪些Mon，

管理器（Managers）简称Mgr ：Ceph 管理器守护进程（ceph-mgr）负责跟踪 Ceph 集群的运行时指标和当前状态，包括存储使用情况、当前性能指标和系统负载。Ceph 管理器守护进程还托管基于 Python 的模块，用于管理和公开 Ceph 集群信息，包括基于 Web 的 Ceph Dashboard 和 REST API。通常，至少需要两个管理器以实现高可用性。

一句话总结：Mgr 复杂集群指标监控数据。

Ceph OSDs ：对象存储守护进程（Ceph OSD，ceph-osd）存储数据(简称OSD)，负责数据复制、恢复、重新平衡，并通过检查其他 Ceph OSD 守护进程的心跳来向 Ceph Mon和Mgr提供一些监控信息。通常，至少需要三个 Ceph OSD 以实现冗余和高可用性。

一句话总结： OSD 是真正存储数据的磁盘，可以是一个分区，也可以是磁盘。

元数据服务器（MDSs） ：Ceph 元数据服务器（MDS，ceph-mds）存储 Ceph 文件系统的元数据。(简称MDS )Ceph 元数据服务器允许 CephFS 用户运行基本命令（如 ls、find 等），而不会给 Ceph 存储集群带来负担。

一句话总结：MDS 是维护文件存储中的元数据信息的（如果集群没有文件存储，则不需要MDS服务）。

每个服务都有其对应的守护进程：

mon :其结构为 ceph-mon@<mon name>  例子： ceph-mon@mon01.service  
mgr:         ceph-mgr@<mon name>   例子： ceph-mgr@mon01.service
osd:         ceph-osd@<osd 编号>    例子： ceph-osd@0.service 

因为可以使用systemd 命令来对对应服务进程重启和启动

systemctl restart ceph-mon@mon0
systemctl restart ceph-mgr@mon0
systemctl restart ceph-osd@0
systemctl restart ceph-osd@1
systemctl restart ceph-osd@2

集群维护：

如果 ceph -s 命令没有返回，或一直在运行中没有结束也没有返回怎么办 ？

接下来几步将会帮你解决生产过程中90% Mon 问题。

1. 检查所有的节点服务，确保服务是正常running 状态

systemctl -t service |grep ceph 
# -t 指定类型 service 搜索ceph 服务

2. 检查集群网络：

   #1 检查ceph的配置文件路径找到对应的默认为/etc/ceph/ceph.conf  
   public_network=xxx.xxx  #对应ceph的外部网络  
   cluster_network=xxx.xxx #对应ceph的内部网络 
   
   #2 检查所有mon 节点的外部网络和内部网络的 3300和6789端口是否正常可达
   nc 192.168.1.100 3300
   nc 192.168.1.100 6789
   
   #3 检查集群网络是否有丢包 延迟过高问题
    ping 192.168.1.2  -i 0.01 -s 2000 -c 1000  
   参数说明
   -i 指定了ping的间隔 默认为1s一次，此时指定了间隔为0.01 秒
   -s 指定了包的大小2000 #默认不指定为1500，在实际环境中经常发现小包不丢包，
   大包丢包的现象，因此建议ping 大于1500的包。 
   -c 指定了ping包的个数

3. 检查集群状态 ：

请在确保上面两步检查已经完成的情况下进行第三步，以上两步看上去很简单，但是却能解决生产环境大部分问题。

#1 ceph status  命令简称 ceph -s 
#当ceph -s 命令能正常返回结果时，则表示集群正在运行。
只有在形成法定数量（quorum）的情况下，监视器才会响应状态请求，也就是说如果是3个mon节点情况
#至少2个mon 节点是正常才能返回结果。

如果ceph -s 没有返回结果，此时在确保前面简称服务正常和集群网络正常的情况下可以使用 -m 来指定mon 来查看集群状态。

正常如果不指定-m参数，客户端的请求是随机选择mon进行发送请求的。

ceph -s -m mon01

以上都是ceph -s 能返回正常状态，若是mon 没有形成quorum 则不会返回输出，此时我们就需要使用 ceph tell mon.ID mon_status

ceph tell mon.0 mon_status -f json-pretty 
参数说明：
-f 指定json格式来输出
注意此时mon.0 此时0 是mon等级， 
ceph tell mon.0 mon_status 
ceph tell mon.1 mon_status 
ceph tell mon.2 mon_status 

ceph tell mon.c mon_status #

{ "name": "c",
  "rank": 2,
  "state": "peon",
  "election_epoch": 38,
  "quorum": [
        1,
        2],
  "outside_quorum": [],
  "extra_probe_peers": [],
  "sync_provider": [],
  "monmap": { "epoch": 3,
      "fsid": "5c4e9d53-e2e1-478a-8061-f543f8be4cf8",
      "modified": "2013-10-30 04:12:01.945629",
      "created": "2013-10-29 14:14:41.914786",
      "mons": [
            { "rank": 0,
              "name": "a",
              "addr": "127.0.0.1:6789\/0"},
            { "rank": 1,
              "name": "b",
              "addr": "127.0.0.1:6790\/0"},
            { "rank": 2,
              "name": "c",
              "addr": "127.0.0.1:6795\/0"}]}}

从上面信息可以知道 其结果是mon.c 返回的结果，其name 是 c ，quorum列表中只有【1，2】缺少等级为0 的mon ，而在 monmap 中 mons 为一个列表其中 等级为0 的name 是 a 。

因此我们可以知道mon.a 节点 mon 有问题。 由上面信息我们可以了解如下信息

• monmap 是mon 的集群状态视图，存储是所有mon集合 。

• quorum 是当前形成选举的mon 的节点的集合

问题1 mon 等级 编号 0，1，2 是如何确定的？

当加入或删除 monitor 时，会（重新）计算等级。计算时遵循一个简单的规则： IP:PORT 的组合值越大 ， 等级越低 （等级越低，编号越大）。因此在上例中， 127.0.0.1:6789 比其他 IP:PORT 的组合值都小，

所以 mon.a 的等级是 0 。 （也许上面这句不好理解，因为上述都是来自官方文档解释） 用中国人思维方式就可以理解为 IP+端口的组合最小的是编号0，次小的为编号1 ，依次类推，编号越小等级越高。

例子 ： 
mon.a  10.101.24.11:6789
mon.b  10.101.24.13:6789 
mon.c  10.101.24.13:6789
IP地址最后1位进行比较得知  mon.a 数字最小，编号是0 ，mon.b 次之，编号是1  mon.c 编号为2 

在没有形成quorum 时，除了指定mon 使用 ceph tell mon.x mon_status 方式外 还可以使用管理套接字的方式。

管理套接字：

1. 查看管理套接字路径

   1.1 使用ceph-conf 工具

   ceph-conf --name mon.0 --show-config-value admin_socket
   /var/run/ceph/ceph-mon.0.asok
   

   1.2 查看/etc/ceph/ceph.conf 的配置文件

   1.3 默认路径 /var/run/ceph/ceph-mon.mon01.asok

2. 使用管理套接字查询

   1 查看mon 状态

   ceph --admin-daemon /var/run/ceph/ceph-mon.mon01.asok mon_status

   #2 查看quorum
   ceph --admin-daemon /var/run/ceph/ceph-mon.mon01.asok quorum_status

问题2： Mon有quorum返回，但是至少有一个Mon Down ？

ceph health detail 是ceph 运维过程中最常用的命令，可以快速定位ceph的Warning 和Error 错误原因

ceph health detail
[snip]
mon.a (rank 0) addr 127.0.0.1:6789/0 is down (out of quorum)

二： MON 5种状态

正常状态 ：leader peon

其他状态 ：probing electing synchronizing 也称为中间状态；

如果mon 处于quorum 列表中，那mon 状态一定是 lead 或 peon , 如果处于其他状态 则不会认为自身处于quorum中。

ceph tell mon.0 mon_status -f json-pretty  |grep state

生产环境截图如下

从图片中可以看到一个三节点Mon集群，一个节点状态为leader 两个节点状态 peon

[ probing状态 ]：

如果 ceph health detail 显示某个监视器的状态是 probing，那么该Mon仍在寻找其他Mon。每个Mon启动时都会在这个状态停留一段时间。

当一个Mon连接到 monmap 中指定的其他Mon后，它就会退出 probing 状态。Mon处于 probing 状态的时间长短取决于其所属集群的参数。

例如，当一个Mon属于单Mon集群时（生产环境中绝对不要这样做），它几乎会瞬间通过 probing 状态。在多Mon集群中，Mon会一直处于 probing 状态，直到找到足够的Mon形成法定数量（quorum）。

这意味着如果集群中的三个Mon有两个宕机，那么剩下的一个Mon将无限期地停留在 probing 状态，直到您启动另一个Mon为止。

如果已经建立了法定数量（quorum），那么Mon守护进程应该能够快速找到其他Mon，只要它们可以被访问。如果一个Mon卡在 probing 状态，并且已经按照上面描述的步骤排查了Mon之间的通信问题，那么可能是问题MonIP 地址或端口错误。
mon_status 会输出该监视器已知的 monmap：确定 monmap 中指定的其他MonIP是否正确。如果IP地址正确，请检查时间偏差。

一句话总结： probing状态是中间状态，Mon启动后会通过monmap 寻找其他Mon来形成quorum ，如果无法达到quorum则会卡在 probing 状态。

问题2： 怎么判断monmap IP 地址是否正确，如何查看呢？

 #假如 mon卡在probing 状态，则通过 mon_status 可以查看到monmap 对应的mon IP地址信息，确保该IP地址是正确
 epoch 3
fsid 5c4e9d53-e2e1-478a-8061-f543f8be4cf8
last_changed 2013-10-30 04:12:01.945629
created 2013-10-29 14:14:41.914786
0: 127.0.0.1:6789/0 mon.a
1: 127.0.0.1:6790/0 mon.b
2: 127.0.0.1:6795/0 mon.c

如果一个Mon Down机时间过长，集群Mon发生了变化，导致Down机节点monmap 无法使用；此时可以选择一个集群节点monmap 来注入损坏的节点。

1 如果集群有法定的quorum 则可以选择在quorum节点的monmap 
 #1 导出monmap 
ceph mon getmap -o /tmp/monmap 

#2 查看monmap 
monmaptool --print /tmp/monmap 
monmaptool: monmap file /tmp/monmap
epoch 2
fsid 0bc5409d-5019-482c-a853-537d27c2114d
last_changed 2024-07-24 07:24:53.707979
created 2024-07-24 07:16:00.549039
min_mon_release 14 (nautilus)
0: [v2:192.168.1.100:3300/0,v1:192.168.1.100:6789/0] mon.mon01 

#3 停止损坏节点的mon 
systemctl stop ceph-mon@xxxx.service   #xxxx 代表mon名字 

#4 注入monmap
ceph-mon -i ID --inject-monmap /tmp/monmap

没有形成法定人数？直接从其他 monitor 节点上抓取 monmap 
（这里假定你抓取 monmap 的 monitor 的 id 是 ID-FOO 并且守护进程已经停止运行）：
ceph-mon -i ID-FOO --extract-monmap /tmp/monmap 
将上述命令替换#1 的命令既可以，其他步骤都都一样。

[ electing 状态 ]

如果 ceph health detail 显示MoN的状态是 electing，这表示Mon正在进行选举。选举通常会很快完成，但有时监视器可能会陷入所谓的"选举风暴"。此时通常是时间偏差造成的，请检查时间偏差。

问题3：时间偏差怎么确定 ？

• 查看ceph日志一般会出现如下消息

  mon.a (rank 0) addr 127.0.0.1:6789/0 is down (out of quorum)
  mon.a addr 127.0.0.1:6789/0 clock skew 0.08235s > max 0.05s (latency 0.0045s)

  2015-06-04 07:28:32.035795 7f806062e700 0 log [WRN] : mon.a 127.0.0.1:6789/0 clock skew 0.14s > max 0.05s
  2015-06-04 04:31:25.773235 7f4997663700 0 log [WRN] : message from mon.1 was stamped 0.186257s in the future, clocks not synchronized

[ synchronizing 状态 ]

这意味着该 monitor 正在和集群中的其他 monitor 进行同步以便加入法定人数。Monitor 的数据库越小，同步过程的耗时就越短。然而，如果你注意到 monitor 的状态从 synchronizing 变为 electing 后又变回 synchronizing ，那么就有问题了：集群的状态更新的太快（即产生新的 maps ），同步过程已经无法追赶上了。这种情况说明你的Ceph Mon版本太旧了，可能需要更新新的版本来解决。

最后我们总结下Mon 的常用操作命令

#1 查看mon 状态
ceph mon stat
#使用管理套接字来查看 
ceph --admin-daemon /var/run/ceph/ceph-mon.mon01.asok  mon_status
ceph tell mon.0 mon_status -f json-pretty  |grep state
#2 查看mon 选举状态
ceph quorum_status
#3 查看mon 映射信息 
 ceph mon dump
#4 查看集群状态
ceph -s  
ceph health detail 
ceph -s -m mon01
#5 获取monmap 
ceph mon getmap -o  /tmp/monmap
#6 查看monmap 
monmaptool --print /tmp/monmap

注：（以上所有的维护操作指导都来源官方文档加上个人注释，学习任何技术，官方文档永远是最权威的指导手册。）

写在最后：

谈到分布式存储，ceph是很多互联网公司第一选择，因此我们在接下来多个章节将一一介绍ceph的各个组件运维技巧与心得。欢迎大家与我一起学习一起成长。