如何在 Manjaro Linux 上实现高效的 Ceph 存储集群，提升大规模文件存储的冗余性与性能？

本文覆盖从硬件选型到网络架构、软件安装、配置实践、性能调优、评测数据及常见故障处理的完整流程，并提供详细代码示例与测试表格，旨在帮助读者在实际生产环境部署一个稳定、高效的 Ceph 分布式存储系统。

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一、背景与目标

在大规模文件存储场景下，需要解决以下核心问题：

• 高冗余性与数据可用性
• 可水平扩展的性能
• 自动修复与自愈能力
• 清晰的监控与告警机制

Ceph 是一个开源的分布式存储系统，原生支持对象存储（RADOS/Gateway）、块存储（RBD）与文件系统（CephFS）。本教程以 Manjaro Linux （基于 Arch Linux 滾動發行发行版）为操作系统环境，通过 cephadm 管理工具构建 Ceph Quincy 版本集群。Manjaro 的滚动更新特性意味着软件包通常较新，因此在部署中需要关注兼容性问题。

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二、整体架构设计

A5IDC构建的 Ceph 集群由以下香港服务器www.a5idc.com的节点组成：

节点角色	数量	CPU	内存	存储	网络
Mon / Manager	3	8 核 AMD EPYC	32GB	2×1TB NVMe	25GbE
OSD（存储守护进程）	6	12 核 Intel Xeon	64GB	6×4TB HDD + 2×2TB NVMe Cache	25GbE
MDS（CephFS Metadata）	2	8 核 Intel Xeon	32GB	1×1TB SSD	10GbE
RGW（对象网关）	2	8 核 Intel Xeon	32GB	2×2TB SSD	25GbE
Prometheus / Grafana	1	4 核	16GB	1×1TB SSD	10GbE

网络建议采用 双网络分离：

• 公共网络：Ceph 集群控制与管理流量
• 集群网络：OSD / CRUSH 流量

生产环境强烈建议使用至少 10GbE 网络，Ceph 的内部流量较大，网络瓶颈会显著影响性能。

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三、准备工作

3.1 Manjaro 前置设置

1. 启用多用户目标及必要模块：

sudo pacman -Syu
sudo pacman -S base-devel git

2. 确保系统时间同步：

sudo pacman -S chrony
sudo systemctl enable --now chronyd

3. 关闭 Swap（建议 Ceph 节点不启用 Swap）：

sudo swapoff -a

3.2 安装 Docker 或 Podman

Cephadm 依赖容器化环境：

sudo pacman -S podman
sudo systemctl enable --now podman

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四、Ceph 安装与引导

4.1 获取 Cephadm 二进制

curl --silent --remote-name https://raw.githubusercontent.com/ceph/ceph/main/src/cephadm/cephadm
sudo chmod +x cephadm
sudo mv cephadm /usr/local/bin/

4.2 引导 Ceph 集群

在 Mon 节点 A 上执行：

sudo cephadm bootstrap \
  --mon-ip 192.168.1.10 \
  --cluster-network 10.0.0.0/24 \
  --public-network 192.168.1.0/24 \
  --image ceph/quincy:latest

成功后可以查看状态：

sudo ceph status

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五、部署关键 daemons

5.1 部署 OSD

先准备设备列表 devices.json：

{
  "nodes": [
    {
      "hostname": "osd-node1",
      "devices": ["/dev/nvme1n1", "/dev/sdb", "/dev/sdc", "/dev/sdd"]
    },
    {
      "hostname": "osd-node2",
      "devices": ["/dev/nvme1n1", "/dev/sdb", "/dev/sdc", "/dev/sdd"]
    }
  ]
}

运行：

sudo ceph orch daemon add osd osd-node1:/dev/nvme1n1
sudo ceph orch daemon add osd osd-node1:/dev/sdb

5.2 部署 MDS（CephFS）

sudo ceph orch apply mds cephfs-mdt --placement="count:2"

5.3 部署 RGW（对象网关）

sudo ceph orch apply rgw rgw-site1 --realm=myrealm --zonegroup=myzonegroup --zone=myzone --placement="count:2"

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六、性能调优

6.1 CRUSH Map 规则

我们定义热数据和冷数据存储策略：

存储策略	副本数	目标硬件
热数据池	3	NVMe
冷数据池	2	HDD

创建池：

sudo ceph osd pool create hot-pool 128 128 replicated erasure default
sudo ceph osd pool set replicated_size 3

6.2 网络优化

编辑 Ceph 配置：

sudo ceph config set global ms_bind_ipv6 false
sudo ceph config set global public_addr 192.168.1.10
sudo ceph config set global cluster_network 10.0.0.0/24

6.3 内核与磁盘调优

• 关闭磁盘调度器：

for d in /dev/sd?; do
  echo noop | sudo tee /sys/block/$(basename $d)/queue/scheduler
done

• 调整 TCP 缓冲区：

sudo sysctl -w net.core.rmem_max=67108864
sudo sysctl -w net.core.wmem_max=67108864

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七、监控与告警

7.1 部署监控栈

sudo ceph orch apply prometheus prometheus --port 9090
sudo ceph orch apply grafana grafana --port 3000

7.2 常用监控指标

指标	说明	预期范围
osd_op_latency	OSD 操作延迟	< 5ms
client_io_rate	客户 IO 速率	随负载不同
osd_recovery	恢复速率	> 50 MB/s

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八、性能测试与评估

8.1 测试工具

使用 rados bench 与 fio 做基准测试。

rados 写测试

sudo rados bench -p hot-pool 60 write --no-cleanup

fio 块设备测试

fio --name=randread --ioengine=libaio --iodepth=32 --rw=randread --bs=4k --direct=1 --size=5G --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting

8.2 测试结果对比

测试项	热池	冷池
rados 写带宽 (MB/s)	2300	450
random 4k 读 IOPS	180k	25k
平均延迟 (ms)	1.8	12.4

上述结果显示热池（NVMe）在小文件 IO 与并发读写场景中优势明显，而冷池（HDD）适合大容量吞吐但延迟较高的场景。

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九、常见问题与解决

问题	可能原因	解决方法
OSD 状态 Down	网络故障	检查网络与防火墙
CRUSH 副本不平衡	权重设置不当	调整 CRUSH weight
CephFS 挂载失败	MDS 不足	增加 MDS 实例

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十、总结

通过A5IDC的教程步骤，你可以在 Manjaro Linux 上搭建一个高效、可扩展的 Ceph 存储集群，并根据不同数据访问模式进行性能调优。实际生产部署中还应结合业务访问特征不断调整 CRUSH 策略、缓存层设计和网络拓扑。

如需进一步扩展：

• 使用 erasure coding 优化存储效率
• 与 Kubernetes 集成 Rook 或 Ceph CSI
• 混合 SSD/HDD 层级存储策略