<p>1、存储基础<br /> //单机存储设备<br /> ●DAS&#xff08;直接附加存储&#xff0c;是直接接到计算机的主板总线上去的存储&#xff09;<br /> IDE、SATA、SCSI、SAS、USB 接口的磁盘<br /> 所谓接口就是一种存储设备驱动下的磁盘设备&#xff0c;提供块级别的存储</p> 

●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

#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。

//商业存储解决方案
EMC、NetAPP、IBM、DELL、华为、浪潮

//分布式存储（软件定义的存储 SDS）
Ceph、TFS、FastDFS、MooseFS(MFS)、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。

#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）
块存储提供了一个像硬盘驱动器一样工作的存储卷，组织成大小相同的块。通常，要么操作系统用文件系统格式化基于块的存储卷，要么应用程序(如数据库)直接访问它来存储数据。

●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。
对象存储允许将任意数据和元数据存储为一个单元，并在平面存储池中标记为惟一标识符。使用API存储和检索数据，而不是将数据作为块或在文件系统层次结构中访问。

2、Ceph 简介
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。

3、Ceph 优势
●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。

4、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。

●高层应用接口：包括了三个部分
1）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。

●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

4、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。

#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

讯享网

5、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 的主要功能包括：
1）BlueStore直接管理存储设备，即直接使用原始块设备或分区管理磁盘上的数据。这样就避免了抽象层的介入（例如本地文件系统，如XFS)，因为抽象层会限制性能或增加复杂性。
2）BlueStore使用RocksDB进行元数据管理。RocksDB的键/值数据库是嵌入式的，以便管理内部元数据，包括将对象名称映射到磁盘上的块位置。
3）写入BlueStore的所有数据和元数据都受一个或多个校验和的保护。未经验证，不会从磁盘读取或返回给用户任何数据或元数据。
4）支持内联压缩。数据在写入磁盘之前可以选择性地进行压缩。
5）支持多设备元数据分层。BlueStore允许将其内部日志（WAL预写日志）写入单独的高速设备（如SSD、NVMe或NVDIMM)，以提高性能。如果有大量更快的可用存储，则可以将内部元数据存储在更快的设备上。
6）支持高效的写时复制。RBD和CephFS快照依赖于在BlueStore中有效实现的即写即复制克隆机制。这将为常规快照和擦除编码池（依赖克隆实现高效的两阶段提交）带来高效的I/O。

6、Ceph 数据的存储过程
1）客户端从 mon 获取最新的 Cluster Map

2）在 Ceph 中，一切皆对象。Ceph 存储的数据都会被切分成为一到多个固定大小的对象（Object）。Object size 大小可以由管理员调整，通常为 2M 或 4M。
每个对象都会有一个唯一的 OID，由 ino 与 ono 组成：
●ino ：即是文件的 FileID，用于在全局唯一标识每一个文件
●ono ：则是分片的编号
比如：一个文件 FileID 为 A，它被切成了两个对象，一个对象编号0，另一个编号1，那么这两个文件的 oid 则为 A0 与 A1。
OID 的好处是可以唯一标示每个不同的对象，并且存储了对象与文件的从属关系。由于 Ceph 的所有数据都虚拟成了整齐划一的对象，所以在读写时效率都会比较高。

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）

8、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。

//Ceph 生产环境推荐：
1、存储集群全采用万兆网络
2、集群网络（cluster-network，用于集群内部通讯）与公共网络（public-network，用于外部访问Ceph集群）分离
3、mon、mds 与 osd 分离部署在不同主机上（测试环境中可以让一台主机节点运行多个组件）
4、OSD 使用 SATA 亦可
5、根据容量规划集群
6、至强E5 2620 V3或以上 CPU，64GB或更高内存
7、集群主机分散部署，避免机柜的电源或者网络故障

//Ceph 环境规划
主机名                Public网络                Cluster网络                角色
admin                192.168.179.20                                    admin（管理节点负责集群整体部署）、client
node01                192.168.179.23            192.168.100.23            mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node02                192.168.179.25            192.168.100.25            mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node03                192.168.179.26            192.168.100.26            mon、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
client                192.168.179.27                                    client

//环境准备
可选步骤：创建 Ceph 的管理用户
useradd cephadm
passwd cephadm

1、关闭 selinux 与防火墙
systemctl disable –now firewalld
setenforce 0
sed -i ‘s/enforcing/disabled/’ /etc/selinux/config

2、根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname admin
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
hostnamectl set-hostname node03
hostnamectl set-hostname client

3、配置 hosts 解析
cat > /etc/hosts << EOF
192.168.179.20 admin
192.168.179.23 node01
192.168.179.25 node02
192.168.179.26 node03
192.168.179.27 client
EOF

4、安装常用软件和依赖包
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

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

修改配置文件 /etc/ssh/ssh_config中的

StrictHostKeyChecking ask  为 no                       #35行

 sshpass -p ‘abc1234’ ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@admin
sshpass -p ‘abc1234’ ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node01
sshpass -p ‘abc1234’ ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node02
sshpass -p ‘abc1234’ ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node03

完成免交互 ，不再询问密码

6、配置时间同步
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

# 200 OK是没问题的！
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

timedatectl status                            #查看时间同步状态

#重启依赖于系统时间的服务
systemctl restart rsyslog 
systemctl restart crond

7、配置 Ceph yum源
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

8、执行完上面所有的操作之后重启所有主机（可选）
sync     #刷盘
reboot

//部署 Ceph 集群
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
mkdir -p /etc/ceph

2、安装 ceph-deploy 部署工具
cd /etc/ceph
yum install -y ceph-deploy

ceph-deploy –version

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

4、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

5、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 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

讯享网

#在管理节点查看 Ceph 集群状态
cd /etc/ceph
ceph -s

#查看 mon 集群选举的情况
ceph quorum_status –format json-pretty | grep leader
“quorum_leader_name”: “node01”,

6、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            #本子就是把 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

 有ceph.client.admin.keyring 之后才能执行ceph  -s

7、部署 osd 存储节点
#主机添加完硬盘后不要分区，直接使用
lsblk 
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0   60G  0 disk 
├─sda1   8:1    0  500M  0 part /boot
├─sda2   8:2    0    4G  0 part [SWAP]
└─sda3   8:3    0 55.5G  0 part /
sdb      8:16   0   20G  0 disk 
sdc      8:32   0   20G  0 disk 
sdd      8:48   0   20G  0 disk 

#如果是利旧的硬盘，则需要先擦净（删除分区表）磁盘（可选，无数据的新硬盘可不做）
cd /etc/ceph
ceph-deploy disk zap node01 /dev/sdb/c/d
ceph-deploy disk zap node02 /dev/sdb/c/d
ceph-deploy disk zap node03 /dev/sdb/c/d

#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

#查看 ceph 集群状态
ceph -s

 此时多了三个up状态的！

或者 ceph osd stat 查看

 然后再把sdc/sdd加入 ，ceph -s 查看

讯享网

rados df
ceph osd tree
ceph osd stat

ssh root@node01 systemctl status ceph-osd@0
ssh root@node02 systemctl status ceph-osd@1
ssh root@node03 systemctl status ceph-osd@2

#扩容 osd 节点
cd /etc/ceph
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

添加 OSD 中会涉及到 PG 的迁移，由于此时集群并没有数据，因此 health 的状态很快就变成 OK，如果在生产环境中添加节点则会涉及到大量的数据的迁移。

8、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。
cd /etc/ceph
ceph-deploy mgr create node01 node02

ceph -s

9、开启监控模块
#在 ceph-mgr Active节点执行命令开启
ceph -s | grep mgr

yum install -y ceph-mgr-dashboard

cd /etc/ceph

ceph mgr module ls | grep dashboard

#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

#设置 dashboard 账户以及密码
echo “” > dashboard_passwd.txt
ceph dashboard set-login-credentials admin -i dashboard_passwd.txt 

浏览器访问：http://192.168.179.23:8000 ，账号密码为 admin/

//资源池 Pool 管理
上面我们已经完成了 Ceph 集群的部署，但是我们如何向 Ceph 中存储数据呢？首先我们需要在 Ceph 中定义一个 Pool 资源池。Pool 是 Ceph 中存储 Object 对象抽象概念。我们可以将其理解为 Ceph 存储上划分的逻辑分区，Pool 由多个 PG 组成；而 PG 通过 CRUSH 算法映射到不同的 OSD 上；同时 Pool 可以设置副本 size 大小，默认副本数量为 3。

Ceph 客户端向 monitor 请求集群的状态，并向 Pool 中写入数据，数据根据 PGs 的数量，通过 CRUSH 算法将其映射到不同的 OSD 节点上，实现数据的存储。 这里我们可以把 Pool 理解为存储 Object 数据的逻辑单元；当然，当前集群没有资源池，因此需要进行定义。

#创建一个 Pool 资源池，其名字为 mypool，PGs 数量设置为 64，设置 PGs 的同时还需要设置 PGP（通常PGs和PGP的值是相同的）：
PG (Placement Group)，pg 是一个虚拟的概念，用于存放 object，PGP(Placement Group for Placement purpose)，相当于是 pg 存放的一种 osd 排列组合
cd /etc/ceph
ceph osd pool create mypool 64 64

#查看集群 Pool 信息
ceph osd pool ls    或    rados lspools
ceph osd lspools

#查看 PG 和 PGP 数量
ceph osd pool get mypool pg_num
ceph osd pool get mypool pgp_num

#修改 pg_num 和 pgp_num 的数量为 128
ceph osd pool set mypool pg_num 128
ceph osd pool set mypool pgp_num 128

ceph osd pool get mypool size

#修改默认副本数为 2
vim ceph.conf
……
osd_pool_default_size = 2

ceph-deploy –overwrite-conf config push node01 node02 node03

#删除 Pool 资源池
1）删除存储池命令存在数据丢失的风险，Ceph 默认禁止此类操作，需要管理员先在 ceph.conf 配置文件中开启支持删除存储池的操作
vim ceph.conf
……
[mon]
mon allow pool delete = true