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1.5.在 admin 管理节点配置 ssh 免密登录所有节点
2.1.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（五台一起）
一.存储概述
1.单机存储设备
- DAS（直接附加存储，是直接接到计算机的主板总线上去的存储）
IDE、SATA、SCSI、SAS、USB 接口的磁盘所谓接口就是一种存储设备驱动下的磁盘设备，提供
块级别的存储
- NAS（网络附加存储，是通过网络附加到当前主机文件系统之上的存储）
NFS、CIFS、FTP
文件系统级别的存储，本身就是一个做好的文件系统，通过nfs接口在用户空间输出后，客户端基
于内核模块与远程主机进行网络通信，把它转为好像本地文件系统一样来使用，这种存储服务是没
办法对它再一次格式化创建文件系统块的
- SAN（存储区域网络）
SCSI协议（只是用来传输数据的存取操作，物理层使用SCSI线缆来传输）、FCSAN（物理层使用
光纤来传输）、iSCSI（物理层使用以太网来传输）
也是一种网络存储，但不同之处在于SAN提供给客户端主机使用的接口是块级别的存储
2.单机存储的问题
- 存储处理能力不足
传统的IDE的IO值是100次/秒，SATA固态磁盘500次/秒，固态硬盘达到2000-4000次/秒。即使磁
盘的IO能力再大数十倍，也不够抗住网站访问高峰期数十万、数百万甚至上亿用户的同时访问，这
同时还要受到主机网络IO能力的限制。
- 存储空间能力不足
单块磁盘的容量再大，也无法满足用户的正常访问所需的数据容量限制。
- 单点故障问题
单机存储数据存在单点故障问题
3.商业存储
EMC、NetAPP、IBM、DELL、华为、浪潮
4.分布式存储
4.1.什么是分布式存储
Ceph、TFS、FastDFS、MooseFS（MFS）、HDFS、GlusterFS（GFS）
存储机制会把数据分散存储到多个节点上，具有高扩展性、高性能、高可用性等优点
4.2.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
二.ceph概述
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.ceph优点
- 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。
2.ceph架构
自下向上，可以将Ceph系统分为四个层次
- RADOS 基础存储系统（Reliab1e，Autonomic，Distributed object store，即可靠的、自动化的、分布式的对象存储）
RADOS是Ceph最底层的功能模块，是一个无限可扩容的对象存储服务，能将文件拆解成无数个对
象（碎片）存放在硬盘中，大大提高了数据的稳定性。它主要由OSD和Monitor两个组件组成，
OSD和Monitor都可以部署在多台服务器中，这就是ceph分布式的由来，高扩展性的由来
- LIBRADOS 基础库
Librados提供了与RADOS进行交互的方式，并向上层应用提供Ceph服务的API接口，因此上层的
RBD、RGW和CephFS都是通过Librados访问的，目前提供PHP、Ruby、Java、Python、Go、C
和C++支持，以便直接基于RADOS（而不是整个Ceph）进行客户端应用开发
- 高层应用接口：包括了三个部分
对象存储接口 RGW（RADOS Gateway）
网关接口，基于Librados开发的对象存储系统，提供S3和Swift兼容的RESTful API接口。
块存储接口 RBD（Reliable Block Device）
基于Librados提供块设备接口，主要用于Host/VM。
文件存储接口 CephFS（Ceph File System）
Ceph文件系统，提供了一个符合POSIX标准的文件系统，它使用Ceph存储集群在文件系统上存储
用户数据。基于Librados提供的分布式文件系统接口。
- 应用层
基于高层接口或者基础库Librados开发出来的各种APP，或者Host、VM等诸多客户端
3.ceph核心组件
Ceph是一个对象式存储系统，它把每一个待管理的数据流（如文件等数据）切分为一到多个固定
大小（默认4兆）的对象数据（Object），并以其为原子单元（原子是构成元素的最小单元）完成
数据的读写。
- OSD（Object Storage Daemon，守护进程 ceph-osd）
是负责物理存储的进程，一般配置成和磁盘一一对应，一块磁盘启动一个OSD进程。主要功能是
存储数据、复制数据、平衡数据、恢复数据，以及与其它OSD间进行心跳检查，负责响应客户端
请求返回具体数据的进程等。通常至少需要3个OSD来实现冗余和高可用性。
- PG（Placement Group 归置组）
PG 是一个虚拟的概念而已，物理上不真实存在。它在数据寻址时类似于数据库中的索引：Ceph
先将每个对象数据通过HASH算法固定映射到一个 PG 中，然后将 PG 通过 CRUSH 算法映射到
OSD
- Pool
Pool 是存储对象的逻辑分区，它起到 namespace 的作用。每个 Pool 包含一定数量（可配置）的
PG。Pool 可以做故障隔离域，根据不同的用户场景统一进行隔离。
Pool中数据保存方式支持两种类型
- 多副本（replicated）：类似 raid1，一个对象数据默认保存 3 个副本，放在不同的 OSD
- 纠删码（Erasure Code）：类似 raid5，对 CPU 消耗稍大，但是节约磁盘空间，对象数据保存只有 1 个副本。由于Ceph部分功能不支持纠删码池，此类型存储池使用不多
Pool、PG 和 OSD 的关系
- 一个Pool里有很多个PG
- 一个PG里包含一堆对象，一个对象只能属于一个PG
- PG有主从之分，一个PG分布在不同的OSD上（针对多副本类型）
- Monitor（守护进程 ceph-mon）
用来保存OSD的元数据。负责维护集群状态的映射视图（Cluster Map：OSD Map、Monitor
Map、PG Map 和 CRUSH Map），维护展示集群状态的各种图表， 管理集群客户端认证与授
权。一个Ceph集群通常至少需要 3 或 5 个（奇数个）Monitor 节点才能实现冗余和高可用性，它
们通过 Paxos 协议实现节点间的同步数据。
- Manager（守护进程 ceph-mgr）
负责跟踪运行时指标和 Ceph 集群的当前状态，包括存储利用率、当前性能指标和系统负载。为外
部监视和管理系统提供额外的监视和接口，例如 zabbix、prometheus、 cephmetrics 等。一个
Ceph 集群通常至少需要 2 个 mgr 节点实现高可用性，基于 raft 协议实现节点间的信息同步。
- MDS（Metadata Server，守护进程 ceph-mds）
是 CephFS 服务依赖的元数据服务。负责保存文件系统的元数据，管理目录结构。对象存储和块
设备存储不需要元数据服务；如果不使用 CephFS 可以不安装。
4.OSD存储后端
OSD 有两种方式管理它们存储的数据。在 Luminous 12.2.z 及以后的发行版中，默认（也是推荐
的）后端是 BlueStore。在 Luminous 发布之前， 默认是 FileStore， 也是唯一的选项
Filestore
FileStore是在Ceph中存储对象的一个遗留方法。它依赖于一个标准文件系统（只能是XFS)，并结
合一个键/值数据库（传统上是LevelDB，现在BlueStore是RocksDB），用于保存和管理元数据
FileStore经过了良好的测试，在生产中得到了广泛的应用。然而，由于它的总体设计和对传统文件
系统的依赖，使得它在性能上存在许多不足
Bluestore
从 Ceph 12.2.0（Luminous） 版本开始的。在 Luminous 版本中，BlueStore 被引入作为一种新
的、高性能的 OSD 存储引擎，以替代旧的 FileStore 引擎
在 Ceph 中，BlueStore 可以提供更快的响应时间和更高的数据吞吐量，同时也具有更好的可靠性
和稳定性。相比之下，旧的 FileStore 存储引擎通常需要更多的 CPU 和内存资源，对 IO 延迟的敏
感度也较高
FileStore 将对象存储为块设备基础上的文件系统（通常是 XFS）中的文件
BlueStore 将对象直接存储在原始块设备上，免除了对文件系统层的需要，提高了读写操作速度，
通过直接操作底层块设备来管理数据，而不是传统的文件系统
这种方法提供了更好的性能和可靠性，因为可以将数据划分为较小的块并使用校验和来检测错误。
此外，BlueStore可以直接与Solid State Drive（SSD）交互，并利用其快速读写速度
BlueStore还具有可扩展性，可以处理数百万个物理盘和千亿个对象。它实现了动态负载平衡和自
动恢复机制，以确保高可用性和数据可靠性
5.ceph数据存储过程
1）文件会默认以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(non)组成），通过对oid使用hash算法得
到一个16进制的数值，再除以Pool里的PG总数取余，获取到数据对象的pgid
3）通过对pgid使用crush算法获取到PG所映射的OSD的ID，如果是多副本，则会有多个OSD的ID
（PG和OSD的映射关系是在创建Pool的时候就确定好了的）
4）将数据对象存储到PG所映射的OSD里
6.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）
7.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
三.基于 ceph-deploy 部署 Ceph 集群
实验准备
| 主机名 | Public网络 | Cluster网络 | 角色 |
| admin | 192.168.80.101 | admin（管理节点负责集群整体部署）、client | |
| node01 | 192.168.80.102 | 192.168.80.102 | mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd） |
| node02 | 192.168.80.103 | 192.168.80.103 | mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd） |
| node03 | 192.168.80.104 | 192.168.80.104 | mon、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd） |
| client | 192.168.80.105 | client |
1.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这里为了方便就选用root用户
1.1.关闭防火墙（五台一起）
systemctl disable --now firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
1.2.根据规划设置主机名（五台一起）
hostnamectl set-hostname admin
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
hostnamectl set-hostname node03
hostnamectl set-hostname client
1.3.配置 hosts 解析（五台一起）
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.80.101 admin
192.168.80.102 node01
192.168.80.103 node02
192.168.80.104 node03
192.168.80.105 client
EOF
1.4.安装常用软件和依赖包（五台一起）
wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
##镜像更换一下
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
1.5.在 admin 管理节点配置 ssh 免密登录所有节点
ssh-keygen -t rsa -P '' -f ~/.ssh/id_rsa
sshpass -p 'abc123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@admin
sshpass -p 'abc123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node01
sshpass -p 'abc123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node02
sshpass -p 'abc123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node03
1.6.配置时间同步（五台一起）
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
1.7.配置 Ceph yum源（五台一起）
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
1.8.执行完上面所有的操作之后重启所有主机（五台一起）
sync
reboot
2.部署 Ceph 集群
2.1.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（五台一起）
mkdir -p /etc/ceph
2.2.安装 ceph-deploy 部署工具
192.168.80.101
cd /etc/ceph
yum install -y ceph-deploy
ceph-deploy --version
2.3.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
这里采用的就是手动安装方式
除客户端之外的其余四台服务器
2.4.再添加新的网络适配器
除客户机外的其余四台服务器
修改新增加的网卡
2.5.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 192.168.80.0/24 --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
2.6.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>
在node1上检查一下
systemctl status ceph-mon@node01.service
回管理服务器
node 三个节点上查看自动开启的 mon 进程
回管理服务器
2.7.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
2.8.部署 osd 存储节点
三台node服务器在线创建硬盘，每个节点都要添加三个硬盘
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host1/scan
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host2/scan
#添加硬盘后在线刷新node节点
#主机添加完硬盘后不要分区，直接使用
lsblk 
管理节点
#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
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
#admin服务器查看 ceph 集群状态
ceph -s
node服务器
2.9.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。
#admin服务器
cd /etc/ceph
ceph-deploy mgr create node01 node02
ceph -s #查看
ceph osd status #查看 osd 状态，需部署 mgr 后才能执行
ceph osd df #查看 osd 容量，需部署 mgr 后才能执行
#解决 HEALTH_WARN 问题：mons are allowing insecure global_id reclaim问题：
#admin服务器
禁用不安全模式：
ceph config set mon auth_allow_insecure_global_id_reclaim false
2.10.开启监控模块
#在 ceph-mgr Active节点执行命令开启
yum install -y ceph-mgr-dashboard
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
192.168.80.102 node1
浏览器访问：http://192.168.80.102:8000 ，账号密码为 admin/12345678
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