ceph存储优势（ceph存储中osd的作用）

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准备考试，整理 Ceph 相关笔记
博文内容涉及，Ceph 架构/核心组件和对应的映射介绍
理解不足小伙伴帮忙指正

对每个人而言，真正的职责只有一个：找到自我。然后在心中坚守其一生，全心全意，永不停息。所有其它的路都是不完整的，是人的逃避方式，是对大众理想的懦弱回归，是随波逐流，是对内心的恐惧 ——赫尔曼·黑塞《德米安》

Ceph 集群搭建使用标准硬件和存储设备的服务器，是一个高度可扩展的分布式存储系统, 采用。Ceph 主要通过核心组件来提供能力。

RADOS 是 Ceph 的底层对象存储服务，由 OSD 守护进程组成，而 Ceph 集群中的其他组件如 MON、MDS 和 RGW 等也都是守护进程，各自扮演着不同的角色和功能。OSD 进程是 Ceph 存储集群中的核心组件之一，负责将数据分散存储在多个节点和磁盘上，并提供高可用性、容错性和可靠性等特性。

Ceph 中的核心组件并不一定是守护进程，是核心组件，而不是守护进程本身。

RADOS(Reliable Autonomic Distributed Object Store) :可靠的自主分布式对象存储,RADOS 是一种的软件型对象存储, 也同时支持块存储，和文件存储，这里实际上是在对象存储的基础上封装了一层，提供块存储和文件存储的能力。

Ceph集群的核心组件主要包括:

MON (Monitor Daemon) : , 守护进程,MON 负责监控 Ceph 集群的状态、配置和拓扑结构，并将这些信息保存在 Ceph Monitor 数据库(Store）中。Ceph 集群至少需要三个 MON 进程来保证高可用性。在集群中可以配置不同的选举方式。
OSD (Object Storage Daemon): ,守护进程,存储数据并处理,
MGR (Managers,ceph-mgr): ,守护进程,通过基于浏览器的仪表板和 REST API，跟踪运行时指标并公开集群信息
MDS (Metadata Servers): ,守护进程,存储供 CephFS 使用的元数据(而非对象存储或块存储)，让客户端能够高效执行 POSIX 命令。CephFS是基于实现的分布式文件系统，可提供与传统文件系统类似的功能。
RGW(RADOS Gateway) :,守护进程,RGW 是一个 REST 接口，使得客户端可以通过 HTTP 或 S3 协议来访问 Ceph 存储集群中的对象。RGW 可以将 Ceph 集群中的对象作为 Web 资源来公开，从而实现与 Amazon S3 兼容的对象存储服务。
RBD（RADOS Block Device）：Ceph 块设备，将 Ceph 存储集群的对象存储能力暴露为块设备，支持虚拟机和容器等应用的块存储需求。

部分组件以守护进程的方式运行，可以以副本形式扩展，以满足部署的存储集群的要求。

Ceph 监控器 MON

Ceph 监控器 (MON) 是,是用于监控和管理集群状态、拓扑结构和配置信息的组件之一。MON 组件通常由多个进程组成，以提高可用性和容错性。

是指将 Ceph 集群中的各个组件（如 OSD、MON、MDS、RGW 等）到实际的的过程。Ceph 集群映射由五种不同的映射组成的集合，包括://///

这五种映射集合共同构成了集群映射，用于实现各个组件之间的通信和协作，并支持数据的高可用性、可靠性和性能。

通过集群映射，。

我理解，所谓集群映射，就是一个配置中心，用于维护映射K和具体配置。

，根据官方的 Ceph 文档，建议在 Ceph 集群中使用三台机器以确保数据冗余和可用性。但是，可以使用少于三台机器运行 Ceph 集群，但在生产环境中这样做。

在后端组件的基础上多了， Ceph 必须处理每个，更新合适的映射，并将更新后的映射复制到每个监控器守护进程，若要，MON 必须就集群状态。

这要求配置的监控器中有多数可用且就，为，以确保监控器能在就，配置的监控器中必须有，Ceph 存储集群才能，这是保护集群数据的完整性所的。

在集群运行期间，MON 进程需要相互通信并就下列事项达成：

：每个 MON 进程都要了解 Ceph 集群的当前状态，如 OSD 的在线状态、PG 的映射关系、数据副本的位置等等。
：每个 MON 进程需要收集和汇总所有 OSD 和 PG 的健康报告，并根据报告指示的问题推断出整个集群的健康状况。
：每个 MON 进程需要知道 Ceph 集群的拓扑结构，并为客户端请求和数据复制提供正确的路由和路径。
：每个 MON 进程需要了解集群的配置信息，如 MON 和 OSD 的数量、PG 的数量和策略、CRUSH 映射规则等等。

因此，MON 必须就集群状态建立共识，才能保证整个集群的正确运行和数据的可靠存储。如果，那么可能会导致数据丢失、访问失败、性能下降等问题。

Ceph 对象存储设备 OSD

是 Ceph 存储集群的，。

一台存储服务器可以，并为集群提供多个，Ceph 旧版本要求存储设备具有底层文件系统，但以原始模式使用本地存储设备，不在需要文件系统，这有助于提升性能

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客户端和 OSD 守护进程都使用算法来高效地计算对象位置的信息，而不依赖中央服务器查找

在高层次上，算法通过使用将数据对象映射到存储设备上。树是基于存储设备的物理拓扑结构构建的，树中的每个节点表示一组设备()。然后，算法使用确定性函数将每个数据对象映射到树中的叶节点，该叶节点对应于特定的存储设备。

CRUSH 算法的一个关键优点是它被设计为。由于算法是确定性的，即使某些设备失败，也可以重构数据对象到存储设备的映射。这使得即使在硬件故障的情况下，也可以保持数据可用性

CRUSH (keruasi) 将每个对象分配给单个，称为，也就是上面我们讲的树的节点。

是对象(应用层)和 OSD(物理层)之间的抽象层，CRUSH 使用伪随机放置算法在 PG 之间分布对象，并且使用规则来确定 PG 到 OSD 的映射。

出现时，Ceph 将 PG 重新映射到不同的物理设备 (OSD) ，并其内容以匹配配置的数据保护规则，一个 OSD 是对象放置组的，Ceph 客户端在读取或写入数据时始终联系操作集合中的，其他 OSD 为，在确保集群故障时的数据弹性方面发挥重要作用

Primary OSD 的功能：

服务所有 I/O 请求
复制和保护数据
检查数据的一致性
重新平衡数据
恢复数据

次要 OSD 的功能(备份)：

行动始终受到 Primary OSD 的控制
能够变为 Primary OSD

每个 OSD 具有自己的 OSD ⽇志。OSD 日志提供了对 OSD 实施写操作的性能。

来自的写操作本质上通常是，由顺序写入到日志中。当涉及的所有 OSD 日志了写请求后，Ceph 将每个写操作到客户端，OSD 然后将到其。

每隔几秒钟，会停止向日志写入新的请求，以将 OSD日志的内容应用到，然后，它会修剪日志中的已提交请求，回收日志存储设备上的空间

当或其存储服务器出现故障时，Ceph 会在，重演序列在的操作后开始，因为 Ceph 已将同步的日志记录提交到 OSD 的存储，OSD日志使用OSD 节点上的原始卷，若有可能，应在单独的SSD等快速设备上配置日志存储

要查看 Ceph 集群的 OSD（Object Storage Daemon）服务信息，可以使用 Ceph 自带的命令行工具 ceph 命令。以下是一些常用的命令：

：显示 OSD 树，即显示每个 OSD 的编号、主机名、状态、容量等信息，以及 CRUSH 算法对存储设备的映射关系。
：显示 OSD 的使用情况，包括总容量、已用空间、可用空间等信息。
：列出所有的 OSD 数据存储池，包括数据存储池名称、ID 等信息。
：显示 OSD 数据存储池的使用情况，包括存储池大小、已用空间、剩余空间等。
：对 OSD 进行性能测试，以便评估 OSD 的性能和稳定性。
：查询所有 OSD 进程的状态和性能数据，包括 IOPS、延迟等指标。

RADOS 网关 RGW

RADOS Gateway（ RGW）提供了 S3 和 Swift 接口兼容的对象存储服务，可以将 Ceph 存储集群暴露为云存储服务。RADOS Gateway 的作用如下：

对象存储：RADOS Gateway 提供了基于 S3 和 Swift 接口兼容的对象存储服务，支持大规模、高并发的数据访问和管理。用户可以使用标准的 S3 或 Swift 客户端库进行对象存储。
数据访问控制：RADOS Gateway 支持多种认证和授权方式，可以对不同的用户或应用程序进行权限控制，保障数据的安全性和隐私性。
数据可靠性：RADOS Gateway 使用 RADOS 集群作为底层存储设备，具有高可靠性和高可用性，可以保障数据的持久性和可靠性。
多租户支持：RADOS Gateway 支持多租户功能，可以将一个 RGW 集群划分为多个租户，每个租户拥有自己的存储空间和访问权限，可以避免资源的冲突和干扰。
弹性伸缩：RADOS Gateway 可以根据需求进行水平扩展和缩减，支持动态调整存储容量和性能，具有高度的弹性和灵活性。

要查看 Ceph 集群的 RGW（RADOS Gateway）服务信息，可以使用 Ceph 自带的命令行工具 radosgw-admin 命令。以下是一些常用的命令：

：列出所有的 RGW 用户，包括用户 ID、显示名称等信息。
：列出所有的 RGW 存储桶，包括存储桶名称、拥有者等信息。
：显示指定用户的配额信息，包括存储空间配额、对象数配额等。
：列出所有的 RGW 策略，包括策略名称、权限等信息。
：显示集群的 RGW 使用情况，包括总请求数、总流量等信息。
：列出集群中所有的 RGW 元数据，包括实体 ID、实体类型、元数据键值对等信息。

Ceph 管理器 MGR

提供一系列集群统计数据，集群中不可用的管理器不会给操作带来负面影响。在这种情况下，尝试查询集群统计数据会失败，可以在

管理器守护进程将集群中收集的所有数据的访问集中到一处，并通过 TCP 端⼝ (默认)向存储管理员提供一个简单的 Web 仪表板。

它还可以将状态信息导出到外部服务器，将性能信息导出到。Ceph 指标是一种基于和的监控解决方案，可补充默认的仪表板

查看 Ceph 集群的 MGR（Manager）服务信息，可以使用 Ceph 自带的命令行工具 ceph 命令。以下是一些常用的命令：

：列出所有加载的 MGR 模块，包括模块名称、状态等信息。
：启用指定的 MGR 模块，以便进行管理和监控。
：显示所有的 MGR 服务，包括进程 ID、名称、状态等信息。
：显示指定 MGR 进程的性能监控信息，包括 CPU 使用率、内存使用情况等。

元数据服务器 MDS

Ceph 元数据服务器(MDS)管理。

它提供兼容 POSIX 的共享文件系统元数据管理，包括所有权、时间戳和模式。MDS 使用 RADOS 而非本地存储来存储其元数据，它无法访问文件内容

，将索引节点映射到对象，并在树内映射 Ceph 存储数据的位置，访问 CephFS 文件系统的客户端首先向发出请求，这会提供必要的信息以便从正确的 OSD 获取文件内容

查看 Ceph 集群的 MDS（Metadata Server）服务信息

：显示所有的 MDS 进程的信息，包括 MDS 的 ID、名称、状态等。
：列出所有的 CephFS 文件系统，包括文件系统 ID、名称等信息。
：显示 CephFS 文件系统的状态和健康状况，包括 MDS 的运行状态、文件系统的元数据池使用情况等信息。
：列出指定 CephFS 文件系统中的子卷组，包括子卷组 ID、名称、使用情况等信息。

Ceph 块设备 RBD

RBD 全称为，它将 Ceph 存储集群的对象存储能力暴露为块设备，支持虚拟机和容器等应用的块存储需求。RBD 的作用如下：

块存储：RBD 提供了块存储服务，支持虚拟机和容器等应用使用块设备进行数据存储和访问。
快照和克隆：RBD 支持块设备的快照和克隆功能，可以对块设备进行备份和恢复，以及基于现有块设备创建新的块设备。
多租户支持：RBD 支持多租户功能，可以将一个 RBD 集群划分为多个租户，每个租户拥有自己的块设备空间和访问权限，可以避免资源的冲突和干扰。
弹性伸缩：RBD 可以根据需求进行水平扩展和缩减，支持动态调整存储容量和性能，具有高度的弹性和灵活性。

要查看 Ceph 中 RBD 的服务信息，可以使用以下命令：

：显示所有的 RBD 块设备，包括块设备名称、大小等信息。
：显示指定 RBD 块设备的信息，包括块设备 ID、大小、快照数等信息。
：列出指定 RBD 块设备的所有快照，包括快照名称、创建时间等信息。
：显示 RBD 块设备的使用情况，包括总使用容量、总可用容量等信息。
：将指定的 RBD 块设备映射为本地块设备，以便进行数据读写操作。

集群映射

Ceph 客户端和对象存储守护进程需要确认。五个映射表示，统称为。

Ceph 监控器(Mon)守护进程维护集群映射的主副本。Ceph MON 集群在监控器守护进程出现故障时确保高可用性

监控器映射

包含集群 fsid、各个监控器的位置、名称、地址和端口，以及映射时间戳。

使用 ceph mon dump 来查看监控器映射。fsid 是一种自动生成的唯⼀标识符 (UUID)，用于标识 Ceph 集群

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epoch：监视器映射的时代编号。
fsid：Ceph集群的唯一标识符。
last_changed：修改监视器映射的时间。
created：创建监视器映射的时间。
min_mon_release：与监视器映射兼容的最小Ceph版本。
election_strategy：监视器用于选举领导者的策略。Ceph监视器的选举策略有两种：
- classic：这是默认的选举策略，在此策略下，监视器具有相同的投票权，并根据周期性心跳和消息传递进行通信。如果监视器检测到其他监视器离线，则它们将在一段时间后进入新的领导者选举过程。
- quorum：该策略要求至少三个监视器在线，并从中选择领导者，而不是所有在线监视器都拥有相同的投票权。采用此策略时，如果没有足够的监视器参与选举，则集群将无法正常工作或处于只读状态，直到更多的监视器加入并恢复其大多数选举能力。
0、1、2：集群中每个监视器的排名和IP地址，以及它们的主机名。
dumped：表示已成功转储指定时代的监视器映射。

OSD 映射

包含集群 fsid、池列表、副本大小、放置组编号、OSD 及其状态的列表，以及映射时间戳。使用 ceph osd dump 查看 OSD 映射

：OSD映射的时代编号。
：Ceph集群的唯一标识符。
：创建OSD映射的时间。
：修改OSD映射的时间。
：包含有关映射状态的标志位，这些标志位都是用来控制集群中的行为和状态，以便最大程度地提高性能和可靠性。如、、和等。
- ：开启了每个对象单独排序，这可以优化存储分配和数据分布。
- ：在恢复过程中删除陈旧的对象，以避免占用空间和影响性能。
- ：快照目录已从PG日志中删除，以节省空间并提高性能。
- ：PG日志达到硬限制时强制转储日志，以保持一致性并避免性能问题。
：映射版本号。
- ：当 OSD 的使用量达到该值时，将触发警告（如果开启了警告）并阻止新数据写入 OSD。默认值为 0.95。
：用于控制OSD空间利用率的比率。
- ：当 OSD 在后期重新填充时，其使用量达到该值时，将阻止进一步的后期重新填充操作。默认值为 0.9。
- ：当 OSD 的使用量达到该值时，将向 Ceph 发送慢操作警告。默认值为 0.85。
：最低客户端和OSD版本限制。
：是否启用了伸缩模式。该模式允许将数据复制到远程位置，以。
：Ceph 存储池的相关信息，例如 size、min_size、pg_num、pgp_num 等等。
- ：这是存储池的编号，Ceph 存储集群中的每个存储池都有一个唯一的编号。
- ：这是存储池的名称，通常用于描述存储池中存储的对象类型或数据用途。
- ：这是存储池的副本模式，表示该存储池中的数据将被复制到多个 OSD 上以实现高可用性和冗余。
- ：这些是存储池的副本大小设置。size 3 表示每个对象将被复制到 3 个不同的 OSD 上，而 min_size 2 表示在执行写入操作时至少要在 2 个 OSD 上成功复制数据才会视为写入成功。
- ：这是使用的 CRUSH 规则的编号，CRUSH 是 Ceph 集群用于计算数据位置的分布式算法，该规则规定了如何将数据分散到存储设备上。
- ：这是用于确定对象位置的哈希函数。在这种情况下，rjenkins 是一种快速哈希函数，能够快速生成对象位置。
- ：这些是该存储池中的 PG 数量和 PGP 数量。PG 是 Ceph 存储池中数据的基本组织单元，它们将对象分配到 OSD 上以实现负载均衡。
- ：这是存储池的自动扩展设置，表示在存储池满时是否自动扩展存储池大小。此处设置为“开启”。
- ：这是最后修改存储池配置的时间戳，通常用于跟踪存储池配置更改历史记录。
- ：这些是其他存储池标志，如使用哈希池（hashpspool）、条带宽度（stripe_width）和最小 PG 数量（pg_num_min）等。
- ：这是存储池的应用程序类型，表示该存储池用于存储设备健康度信息的管理数据。
：OSD的最大数量。
：每个OSD的详细信息，包括其状态、权重、IP地址、端口、在PG中的位置等等。
：列出被阻止或禁止使用的IP地址列表。

放置组 (PG) 映射

包含 PG 版本、全满比率、每个放置组的详细信息，例如 PG ID、就绪集合、操作集合、PG 状态、每个池的数据使用量统计、以及映射时间戳。使用ceph pg dump查看包含的 PG 映射统计数据

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PG_STAT: PG 的状态，表示 PG 在当前时间点内的活动情况和健康状况。 PG_STAT 数字由两部分组成，第一部分是十六进制的 OSD 编号，第二部分是十六进制的 epoch 号。
OBJECTS: PG 中对象数量。
MISSING_ON_PRIMARY: 在 primary OSD 上缺少的对象数量。
DEGRADED: 在副本 OSD 上损坏或不可用的对象数量。
MISPLACED: 在非预期 OSD 上的对象数量。
UNFOUND: 未找到的对象数量。
BYTES: PG 中对象的总字节数。
OMAP_BYTES: PG 中对象元数据的总字节数。
OMAP_KEYS: PG 中对象元数据键值对的总数。
LOG: 最近操作日志的序列号范围。
DISK_LOG: 存储在磁盘上的日志序列号范围。
STATE: PG 的状态，例如“active+clean”。
STATE_STAMP: PG 最后转换到当前状态的时间戳。
VERSION: PG 的版本。
REPORTED: 汇报 PG 状态的 OSD 的编号。
UP: 处于活动状态的 OSD 编号列表。
UP_PRIMARY: 作为主 OSD 进行同步的 OSD 编号。
ACTING: 负责读写请求的 OSD 编号列表。
ACTING_PRIMARY: 正在执行同步操作的 OSD 编号。
LAST_SCRUB: 上次 scrub 的时间戳和结果。
SCRUB_STAMP: 上次 scrub 的结束时间戳。
LAST_DEEP_SCRUB: 上次 deep scrub 的时间戳和结果。
SNAPTRIMQ_LEN: PgSnapTrimq 中等待处理的数量。
DEEP_SCRUB_STAMP: 上次 deep scrub 的结束时间戳。

CRUSH 映射

包含存储设备的列表、故障域层次结构(例如设备、主机、机架、行、机房)，以及存储数据时层次结构的规则，Crush Map 是 Ceph 存储集群的关键组件之一，用于定义数据如何分布到存储设备（如 OSD）上。 Crush Map 包含 bucket、设备和 ruleset 三个主要组件，结合使用可以定义数据的分布和副本策略。

若要查看CRUSH 映射，

首先使用，
使用解译该输出
使用文本编辑器查看解译后的映射

元数据服务器 (MDS) 映射

包含用于存储元数据的池、元数据服务器列表、元数据服务器状态和映射时间戳。查看包含 ceph fs dump 的 MDS映射

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运行 ceph fs dump 命令后的输出结果。以下是每个字段的含义：

e1: 当前文件系统的 epoch 号。
enable_multiple, ever_enabled_multiple: 1,1: 文件系统是否启用了多 MDS 支持并且曾经启用过。
compat: 文件系统支持的兼容性特性，包括三个字段（compat、rocompat 和 incompat），其中 compat 表示 CephFS 要求支持的最低版本，而 rocompat 和 incompat 分别表示与只读客户端和不兼容客户端相关的特性。
legacy client fscid: -1: 指定将 legacy 客户端分配给文件系统的 ID，但当前没有 legacy 客户端连接到该文件系统。
No filesystems configured: 表示当前没有配置任何文件系统。
dumped fsmap epoch 1: 表示已成功输出当前 Ceph 集群的文件系统映射。

https://docs.ceph.com/en/pacific/architecture/

https://docs.ceph.com

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