ceph介绍和搭建

1 为什么要使用ceph存储

在引用ceph官方的图片这里插入图片描述

什么是对象存储？

对象存储并没有向文件系统那样划分为元数据区域和数据区域，而是按照不同的对象进行存储，而且每个对象内部维护着元数据和数据区域。因此每个对象都有自己独立的管理格式。

对象存储优点：

基于对象的一个好处是对于同一个文件始终只存储一份，尽管有上千个用户上传了同一个文件，无论该文件名称是否一致，但只要内容是同一个文件，则始终会上传一个文件哟。这也是为什么我们在上传一个文件时能达到秒传的目的。如何校验不同文件名称其存储的数据相同呢？方法有很多种，比如Linux的"md5sum"命令。

2 ceph术语/组件/概述

2.1 ceph术语

1️⃣ceph集群也被称之为 RADOS ==(Reliable Automatic Distributed Object Store)==存储集群，即可靠的自动分布式对象存储

2️⃣OSD: 英文全称为Object Storage Daemon，即对象存储设备，通常指的是磁盘设备，它是真正负责存储数据的设备。

GPT回答：负责实际存储数据和管理数据的复制、恢复、重新平衡等操作

3️⃣mon: 全称为"monitor"，即监视器，也就是我们所说的集群元数据节点(而非文件元数据)。它是用来管理整个ceph集群的运行状态(比如集群有多少台服务器，每个服务器有多少OSD及其状态信息等等)。
它是为了能够让整个集群能够正常运行而设计的角色，因此为了避免该角色存在单点故障，因此会配置高可用集群，其底层基于POSIX协议实现。

通常我们需要关注以下几点:

Ceph Monitor（进程名称为Ceph-mon）维护集群状态的映射，包括Monitor映射、manager映射、OSD映射，CRUSH映射和PG映射等;
这些映射是Ceph守护进程相互协调所需的关键集群状态，例如哪些OSD是正常工作的状态，哪些PG不可用等等;
监视器还负责管理守护程序和客户端之间的身份验证(基于Cephx协议实现);
为了实现冗余和高可用性，通常至少需要三个监视器，这不仅仅提供了高可用性，还提供了负载均衡的能力，因为通常Monitors还扮演着"身份验证"的角色，如果配置多个监视器可以很好的进行负载均衡。

4️⃣mgr: 全称为"manager"，即管理者。它的作用就是用来维护查询类的操作，它将很多查询操作按照自己的方式先缓存下来，一旦有人做监控，它能做及时的响应。有点类似于zabbix agent的功能。
早期ceph的版本是没有mgr组件的，但由于mon组件每次读取数据都是实时查询的，这种代价很高昂，而监控集群又是必须的，因此在ceph的L版本引入了mgr组件

通常我们需要关注以下几点：

ceph管理器守护程序（进程名称为ceph-mgr）负责跟踪运行时度量和ceph集群的当前状态，包括存储利用率、当前性能度量和系统负载
Ceph管理器守护进程还托管基于python的插件来管理和Rest API
高可用性通常至少需要两个管理器

5️⃣pool: 存储池，存储池的大小取决于底层的OSD的存储空间大小。一个ceph集群是可以由多个存储池构成的，而且每个存储池还可以被划分为多个不同的名称空间，而且每个名称空间可以划分成多个PG资源。

6️⃣PG: 全称为"placement groups"，即安置组(归置组)。注意，Pool和PG都是抽象的概念，即实际上并不存在，它是一个虚拟的概念。我们暂时可以理解他是用来存储数据的安置组即可

PG（Placement Group），负责将数据均匀分布在集群中的各个OSD（Object Storage Device）上。
PG是数据存储和访问的基本单位
当某个OSD发生故障时，可以通过PG中的副本在其他OSD上进行恢复，保证数据的可用性和可靠性

7️⃣MDS: (类似于HDFS的namenode，如果不用cephfs，该组件可以不安装)

全称为MetaData Server，即对应cephfs文件系统的元数据服务器。如果要用的话，建议安装多个节点，以免出现单点故障的情况。从严格意义上来讲，MDS只能算作构建于Rados存储集群之上的文件存取接口，它同RBD和RadowGW属于同一个级别，而非Ceph的基础组件。
但它却是ceph的第一个(最初也是除librados API之外的唯一一个)客户端数据存取组件

通常需要关心以下几点:

Ceph元数据服务器（MDS，进程名称为"ceph-mds"）代表Ceph文件系统存储元数据（即，Ceph块设备和Ceph对象存储不使用MDS）
Ceph元数据服务器允许POSIX文件系统用户执行基本命令（如ls、find等），而不会给Ceph存储集群带来巨大负担;

推荐阅读：
  http://docs.ceph.org.cn/glossary/#term-56
  http://docs.ceph.org.cn/architecture/#pg-id
  http://docs.ceph.org.cn/architecture/#pg-osd
提示：
  (1)如果我们给定的存储路径是一块裸的物理磁盘(我们称之为"裸设备"，也就是该设备没有被格式化指
  (2)通常情况下我们的ceph集群会有OSDs，Monitors，Managers和MDSs这几个基础组件，其中MDSs是可
  (3)RBD不需要通过运行守护进程来提供服务的，它基于librbd模块，它提供了相应的API来进行使用

2.2 ceph客户端介绍

RadosGw,RBD和CephFS都是RADOS存储服务的客户端，他们把RADOS的存储服务接口(librados)分别从不同的角度做了进一步抽象

RadosGw:
它是一个更抽象的能够跨互联网的云存储对象，它是基于RESTful风格提供的服务。每一个文件都是一个对象，而文件大小是各不相同的。
它和Ceph集群的内部的对象(object，它是固定大小的存储块，只能在Ceph集群内部使用，基于RPC协议工作的)并不相同。
值得注意的是，RadosGw依赖于librados，访问他可以基于http/https协议来进行访问。

RBD:
将ceph集群提供的存储空间模拟成一个又一个独立的块设备。每个块设备都相当于一个传统磁(硬)盘一样，可以对它做格式化，分区，挂载等处理
值得注意的是，RBD依赖于librados，访问需要Linux内核支持librdb相关模块

cephFS:

这是Ceph集群的文件系统，我们可以很轻松的像NFS那样使用，但它的性能瓶颈相比NFS来说是很难遇到的。
值得注意的是，CephFS并不依赖于librados，它和librados是两个不同的组件。但该组件使用的热度相比RadosGw和RBD要低。

查看ceph的官方文档：https://docs.ceph.com/en/latest/ 
官方架构图：https://docs.ceph.com/en/latest/architecture/

提示:
(1)CRUSH算法是Ceph内部数据对象存储路由的算法。它没有中心节点，即没有元数据中心服务器

(2)无论使用librados，RadosGw，RBD，CephFS哪个客户端来存储数据，最终的数据都会被写入到Rados Cluster

(3)值得注意的是这些客户端和Rados Cluster之间应该有多个存储池(pool)，每个客户端类型都有自己的存储池资源

2.3 cep集群的管理方式

Ceph的常用管理接口是一组命令行工具程序，例如rados，ceph，rbd等命令，管理员可以从某个特定的MON节点执行管理操作，但也有人更倾向于使用专用的管理节点。

事实上，专用的管理节点有助于在ceph相关的程序升级或硬件维护期间为管理员提供一个完整的，独立的并隔离于存储集群之外的操作系统，从而避免因重启或意外中断而导致维护操作异常中断。

3 ceph版本选择指南

3.1 ceph版本及生命周期

Name	Initial release	Latest	End of life
Pacific	2021-03-31	16.2.15	2024-03-04
Octopus	2020-03-23	15.2.17	2022-08-09
Nautilus	2019-03-19	14.2.22	2021-06-30
Mimic	2018-06-01	13.2.10	2020-07-22
Luminous	2017-08-01	12.2.13	2020-03-01
Kraken	2017-01-01	11.2.1	2017-08-01
Jewel	2016-04-01	10.2.11	2018-07-01
Infernalis	2015-11-01	9.2.1	2016-04-01
Hammer	2015-04-01	0.94.10	2017-08-01
Giant	2014-10-01	0.87.2	2015-04-01
Firefly	2014-05-01	0.80.11	2016-04-01
Emperor	2013-11-01	0.72.2	2014-05-01
Dumpling	2013-08-01	0.67.11	2015-05-01

Date	Reef	Quincy
2024-07-24	18.2.4	–
2024-03-11	18.2.2	–
2023-12-18	18.2.1	–
2023-10-30	–	17.2.7
2023-08-07	18.2.0	–
2023-04-10	–	17.2.6
2022-10-19	–	17.2.5
2022-09-30	–	17.2.4
2022-07-29	–	17.2.3
2022-07-21	–	17.2.2
2022-06-23	–	17.2.1
2022-04-19	–	17.2.0

ceph的版本版本选择及生命周期

ceph版本特性：

开发版本：x.0.z
候选版本：x.1.z
稳定版本：x.2.z。如此次使用的ceph18.2.4版本

3.2 ceph部署方式介绍

cephadm

使用容器和systemd安装和管理ceph集群并与cli和仪表盘GUI紧密集成
仅支持Octopus和更新版本，需要容器和Python3支持
与新的编排API完全集成; 需要提前安装docker和python环境，官方推荐方法

rook

在Kubernetes中运行的ceph集群，同时还支持通过Kubernete
仅支持Nautilus和较新版本的ceph; 需要准备一套k8s环境

ceph-ansible

使用ansible部署ceph集群，对于新的编排器功能，管理功能和仪表盘支持不好。需要你熟练使用ansible功能

ceph-deploy

是一个快速部署集群的工具，不支持CentOS 8系统。对于
对于O版本也可以部署成功，但是dashboard功能并不友
官方已经弃用了，但对于学习来说是一个不错的工具

==提示：==使用Ubuntu基于ceph-deploy部署，建议选择python3.8以前的版本，推荐python 3.6最新版即可。因为python3.8移除了一部分函数库，而ceph-deploy用到了该函数库，否则就报错！

推荐阅读:
https://www.cnblogs.com/yinzhengjie/tag/Ceph/

https://docs.ceph.com/en/latest/releases/general/
https://docs.ceph.com/en/latest/install/
https://docs.ceph.com/en/latest/releases/

4 ceph集群管理

01 环境准备

节点	额外硬盘
ceph141	sdb 300G，sdc 500G
ceph142	sdb 300G，sdc 500G, sdd 1000G
ceph143	sdb 300G，sdc 500G

2.ceph所有节点基础环境准备 
2.1.基于cephadm部署前提条件，官方提的要求Ubuntu 22.04 LTS出了容器运行时其他都满足
			- Python 3
			- Systemd
			- podman or Docker for running containers
			- Time synchronization (such as Chrony or the legacy ntpd)
			- LVM2 for provisioning storage devices

参考链接:
	https://docs.ceph.com/en/latest/cephadm/install/#requirements
	
	
2.2 设置时区
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
ll /etc/localtime 


2.3.安装docker环境


2.4 添加hosts文件解析
cat >> /etc/hosts <<EOF
10.0.0.141 ceph141
10.0.0.142 ceph142
10.0.0.143 ceph143
EOF

2.5 集群时间同步【可跳过】
参考链接:
	https://www.cnblogs.com/yinzhengjie/p/14238720.html

02 ceph部署

1.下载需要安装ceph版本的cephadm，然后初始化集群

1.设置环境变量下载指定版本
[root@ceph141~]# CEPH_RELEASE=18.2.4
[root@ceph141~]# curl --silent --remote-name --location \
https://download.ceph.com/rpm-${CEPH_RELEASE}/el9/noarch/cephadm
[root@ceph141~]# ls
cephadm

2.将cephadm添加到PATH环境变量
[root@ceph141 ~]# mv cephadm /usr/local/bin/
[root@ceph141 ~]# chmod +x /usr/local/bin/cephadm 
[root@ceph141 ~]# ls -l /usr/local/bin/cephadm
-rwxr-xr-x 1 root root 215316 Aug 20 22:19 /usr/local/bin/cephadm

3.创建新集群
cephadm bootstrap --mon-ip 10.0.0.141 --cluster-network 10.0.0.0/24 --allow-fqdn-hostname
# 此步骤会去官方下载镜像，可能存在镜像无法拉取问题。拉取时间比较长，1G多
Pulling container image quay.io/ceph/ceph:v18.2.4

# 最后提示访问页面
	     URL: https://ceph141:8443/
	    User: admin
	Password: xztz3sc8al

查看ceph相关的容器

[root@ceph141~]# docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE                                     COMMAND                  CREATED         STATUS           NAMES
dc05d1416659   quay.io/ceph/ceph-grafana:9.4.7           "/bin/sh -c 'grafana…"   4 minutes ago   Up 4 minutes     ceph-12fad866-9aa0-11ef-8656-6516a17ad6dd-grafana-ceph141
5ca5bb8f3cd2   quay.io/prometheus/alertmanager:v0.25.0   "/bin/alertmanager -…"   4 minutes ago   Up 4 minutes     ceph-12fad866-9aa0-11ef-8656-6516a17ad6dd-alertmanager-ceph141
001734df78dc   quay.io/prometheus/prometheus:v2.43.0     "/bin/prometheus --c…"   4 minutes ago   Up 4 minutes     ceph-12fad866-9aa0-11ef-8656-6516a17ad6dd-prometheus-ceph141
3cc04e4f7af2   quay.io/prometheus/node-exporter:v1.5.0   "/bin/node_exporter …"   7 minutes ago   Up 7 minutes     ceph-12fad866-9aa0-11ef-8656-6516a17ad6dd-node-exporter-ceph141
7f6f02484d0b   quay.io/ceph/ceph                         "/usr/bin/ceph-crash…"   7 minutes ago   Up 7 minutes     ceph-12fad866-9aa0-11ef-8656-6516a17ad6dd-crash-ceph141
8df49ff819eb   quay.io/ceph/ceph                         "/usr/bin/ceph-expor…"   7 minutes ago   Up 7 minutes     ceph-12fad866-9aa0-11ef-8656-6516a17ad6dd-ceph-exporter-ceph141
e022ac1069a7   quay.io/ceph/ceph:v18                     "/usr/bin/ceph-mgr -…"   8 minutes ago   Up 8 minutes     ceph-12fad866-9aa0-11ef-8656-6516a17ad6dd-mgr-ceph141-yvswvf
8cc214cdb16b   quay.io/ceph/ceph:v18                     "/usr/bin/ceph-mon -…"   8 minutes ago   Up 8 minutes     ceph-12fad866-9aa0-11ef-8656-6516a17ad6dd-mon-ceph141
5191940317f4   quay.io/ceph/ceph:v18                     "ceph --version"         8 minutes ago   Created          admiring_clarke