ceph集群搭建

理论知识

Ceph是一个分布式存储系统，并且提供了文件、对象、块存储功能。

• Ceph集群中重要的守护进程有：Ceph OSD、Ceph Monitor。
• Ceph OSD(Object Storage Device): OSD是数据存储的地方，该守护进程处理数据的复制、恢复、回填、再均衡,并通过检查其他OSD守护进程的心跳来向Ceph Monitors提供一些监控信息。 。
• Ceph Monitor: 是一个监视器,监视Ceph集群状态和维护集群中的各种关系。是集群的控制中心。同时ceph monitor还负责集群的指挥工作，将集群的状态同步给客户端。当集群状态有变化，比如OSD增加或故障时，monitor会负责更新集群的状态并反馈给客户端。为了保证高可用，monitor节点需要部署多个。比如3个，5个。。。
• Ceph存储集群至少需要一个Ceph Monitor和两个 OSD 守护进程。

集群的状态：

• Monitor Maps，集群Ceph Monitor集群的节点状态，通过ceph mon dump可以获取；
• OSD Maps，集群数据存储节点的状态表，记录集群中OSD状态变化，通过ceph osd dump可以获取；
• PGs Maps，PGs即placement group，表示在OSD中的分布式方式，通过ceph pg dump可以获取；
• Crush Maps，Crush包含资源池pool在存储中的映射路径方式，即数据是如何分布的；
• MDS Maps，CephFS依赖的MDS管理组件，可通过ceph mds dump获取，用于追踪MDS状态。

ceph集群把从客户端接收的数据（不管是ceph块设备、ceph对象存储还是ceph文件系统）切割成多个对象（object），然后将对象存储在osd设备上，由osd守护进程处理读写操作。

至于这些对象是如何选择对应的OSD设备呢？这就需要使用调度算法CRUSH。不管是客户端还是OSD守护进程都使用crush算法来计算对象在集群中OSD设备的位置信息。

以一个100G的文件为例，每个对象默认是4M，那么就会切割成25600个对象。如果一个文件或者OSD出现了异常，那么集群就需要对每个对象都进行调度，那么在一个大规模集群中crush算法调度任务就会变得非常繁重。因此，ceph集群引入了PG（Place Group，放置组）的概念。可以理解为放置对象的容器。 因此，可以将对象映射到PG，再通过crush算法将PG调度到某个osd。由于PG的数量相对是固定的，因此，调度任务没有那么繁重。同时，当某个OSD异常时，只需要将对应的PG调度到其他OSD上。

具体流程为：

• 一个文件将会切割为多个object（如1G文件每个object为4M将切割为256个），每个object会由一个由innode(ino)和object编号(ono)组成oid，即object id，oid唯一标识object对象；
• 针对object id做hash并做取模运算，从而获取到pgid，即place group id，通过hash+mask获取到PGs ID，PG是存储object的容器；
• Ceph通过CRUSH算法，将pgid进行运算，找到当前集群最适合存储PG的OSD节点，如osd1和osd2（假设为2个副本）；
• PG的数据最终写入到OSD节点，完成数据的写入过程，当然这里会涉及到多副本，一份数据写多副本

其中还有pool的概念，存储池是用于存储对象的逻辑分区，可以实现不同数据的逻辑隔离。可以简单记作：文件分割成了一个个对象，若干对象则是存储在不同的PG里，而多个PG 构成了Pool。

上述只总结了ceph的基础知识，更全面的集群架构信息可以参考：https://www.cnblogs.com/hukey/p/12588436.html#%E5%89%8D%E8%A8%80
https://docs.ceph.com/en/pacific/architecture/

具体操作

Ceph集群搭建参考链接：https://cloud.tencent.com/developer/article/1006084
实验所用虚拟机均为Centos 7.6系统，8G内存，16核CPU：
Ceph-admin: 用作ntp server和ceph本地源
Ceph-1: 3个2T硬盘和一个800G硬盘，deploy、mon1、osd3
Ceph-2: 3个2T硬盘和一个800G硬盘，mon1、osd3
Ceph-3: 3个2T硬盘和一个800G硬盘，mon1、osd3

需要在每台主机上配置好域名解析

搭建ceph本地源

下面操作均是在ceph-admin节点上：

1、安装httpd和createrepo

yum install httpd createrepo -y

2、创建ceph源目录，

mkdir -p /var/www/html/ceph/10.2.2

3、下载所有文件【选择并下载你需要安装的ceph版本，这里选择的是/rpm-jewel/el7/x86_64/，然后把所有的包含10.2.2的rpm包都下下来，除了那个ceph-debuginfo，1G多太大了，可以不下。最后再加上ceph-deploy的rpm链接】

cd /var/www/html/ceph/10.2.2
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-base-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-common-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-devel-compat-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-fuse-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-libs-compat-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-mds-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-mon-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-osd-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-radosgw-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-selinux-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/ceph-test-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/cephfs-java-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/libcephfs1-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/libcephfs1-devel-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/libcephfs_jni1-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/libcephfs_jni1-devel-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/librados2-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/librados2-devel-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/libradosstriper1-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/libradosstriper1-devel-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/librbd1-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/librbd1-devel-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/librgw2-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/librgw2-devel-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/python-ceph-compat-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/python-cephfs-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/python-rados-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/python-rbd-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/rbd-fuse-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/rbd-mirror-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/rbd-nbd-10.2.2-0.el7.x86_64.rpm
wget http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-hammer/el7/noarch/ceph-deploy-1.5.36-0.noarch.rpm

4、创建源

createrepo /var/www/html/ceph/10.2.2

5、开启httpd服务

systemctl start httpd

yum源及ceph的安装

在ceph-1节点、ceph-2节点、ceph-3节点上执行：

yum clean all
rm -fr /etc/yum.repos.d/*.repo
wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo
sed -i '/aliyuncs/d' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
sed -i 's/$releasever/7/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
sed -i '/aliyuncs/d' /etc/yum.repos.d/epel.repo

增加ceph的源:

scp ceph-admin:/etc/yum.repos.d/ceph.repo  /etc/yum.repos.d/

安装ceph客户端和ntp：

yum makecache
yum install ceph ceph-radosgw ntp -y

关闭火墙

sed -i 's/SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
setenforce 0
systemctl stop firewalld 
systemctl disable firewalld

配置NTP（解决时间同步问题）

ceph-admin 节点、ntp-1节点、ntp-2 节点、ntp-3节点都需要安装 ntp：

yum install ntp -y

将 ceph-admin 节点作为 NTP server
将ntp-1节点、ntp-2 节点、ntp-3节点作为 NTP client

下述操作在ceph-admin 节点上：

vim /etc/ntp.conf

vim /etc/ntp/step-tickers

开启服务：

systemctl enable ntpd
systemctl start ntpd 

只有当命令的下一行是 * 时，才是正常的。
至此，NTP server端已经配置完毕，下面开始配置client端。

在ceph-1、ceph-2、ceph-3三个节点上:
修改/etc/ntp.conf，注释掉四行server，添加一行server指向ceph-admin:

vim /etc/ntp.conf

开启服务：

systemctl enable ntpd
systemctl start ntpd

观察client 已经正确连接到server端，同样正确连接的标准是ntpq -p的最下面一行以*号开头。
如果还没显示 * 号，就等一会，估计5分钟就好了。

一定要确定server和所有的client端的NTP都正确连接才能继续搭建ceph 。

部署ceph

在 ceph-1 节点（部署节点）上执行如下：
安装 ceph-deploy ：

yum install ceph-deploy -y

在部署节点上创建部署目录，开始部署

cd
mkdir cluster
cd cluser
ceph-deploy new ceph-1 ceph-2 ceph-3

在部署节点ssh-copy-id到各个其他节点。

ssh-copy-id ceph-2
ssh-copy-id ceph-3

此时在 cluster 目录下有文件：
ceph.conf
ceph-deploy-ceph.log
ceph.mon.keyring

vim ceph.conf :

其中，osd_crush_update_on_start=false 表示启动 osd 时不自动更新 crush，后续将自定义 crush 。
osd_journal_size=20480 表示设置日志盘为20G

开始部署 monitor ：

ceph-deploy mon create-initial

下面开始部署OSD：
先需要理清楚各个主机磁盘：
ceph-1主机：

/dev/vdc	2T 【假设为sata硬盘】
/dev/vdd	800G 【ssd硬盘】
/dev/vde	2T 【假设为sata硬盘】
/dev/vdf	2T 【假设为sata硬盘】

ceph-2以及ceph-3 主机：

/dev/vdc	800G【ssd硬盘】
/dev/vdd	2T 【假设为sata硬盘】
/dev/vde	2T 【假设为sata硬盘】
/dev/vdf	2T 【假设为sata硬盘】

先从SATA硬盘开始部署OSD：

[root@ceph-1 cluster]# ceph-deploy --overwrite-conf osd prepare ceph-1:/dev/vdc ceph-1:/dev/vde ceph-1:/dev/vdf ceph-2:/dev/vdd ceph-2:/dev/vde ceph-2:/dev/vdf ceph-3:/dev/vdd ceph-3:/dev/vde ceph-3:/dev/vdf

然后激活创建的OSD，

注意，这里osd activate后面的参数格式为:HOSTNAME:data-disk1,需要注意的是，刚刚的/dev/vdc这里需要写成/dev/vdc1，因为分了区。

[root@ceph-1 ~]# ceph-deploy --overwrite-conf osd activate ceph-1:/dev/vdc1 ceph-1:/dev/vde1 ceph-1:/dev/vdf1 ceph-2:/dev/vdd1 ceph-2:/dev/vde1 ceph-2:/dev/vdf1 ceph-3:/dev/vdd1 ceph-3:/dev/vde1 ceph-3:/dev/vdf1

然后可以使用 ceph -s 查看集群状态，能看到osd的状态为 9 up, 9 in。

再部署3个ssd：

[root@ceph-1 ~]# ceph-deploy --overwrite-conf osd prepare ceph-1:/dev/vdd ceph-2:/dev/vdc ceph-3:/dev/vdc

[root@ceph-1 ~]# ceph-deploy --overwrite-conf osd activate ceph-1:/dev/vdd1 ceph-2:/dev/vdc1 ceph-3:/dev/vdc1

然后 ceph -s 查看集群状态，能看到有12个 osd 是 up 的。

自定义crush

创建对应的Bucket

在 ceph-1 节点执行如下命令：

ceph osd crush add-bucket root-sata root
ceph osd crush add-bucket root-ssd root
ceph osd crush add-bucket ceph-1-sata host
ceph osd crush add-bucket ceph-2-sata host
ceph osd crush add-bucket ceph-3-sata host
ceph osd crush add-bucket ceph-1-ssd host
ceph osd crush add-bucket ceph-2-ssd host
ceph osd crush add-bucket ceph-3-ssd host

再将对应的host移到root下，然后把OSD移到对应的host下面，注意添加OSD时的weight是该OSD的实际大小(2T为2 ，800G为0.8)，

ceph osd crush move ceph-1-sata root=root-sata
ceph osd crush move ceph-2-sata root=root-sata
ceph osd crush move ceph-3-sata root=root-sata
ceph osd crush move ceph-1-ssd root=root-ssd
ceph osd crush move ceph-2-ssd root=root-ssd
ceph osd crush move ceph-3-ssd root=root-ssd
ceph osd crush add osd.0 2 host=ceph-1-sata
ceph osd crush add osd.1 2 host=ceph-1-sata
ceph osd crush add osd.2 2 host=ceph-1-sata
ceph osd crush add osd.3 2 host=ceph-2-sata
ceph osd crush add osd.4 2 host=ceph-2-sata
ceph osd crush add osd.5 2 host=ceph-2-sata
ceph osd crush add osd.6 2 host=ceph-3-sata
ceph osd crush add osd.7 2 host=ceph-3-sata
ceph osd crush add osd.8 2 host=ceph-3-sata
ceph osd crush add osd.9 0.8 host=ceph-1-ssd
ceph osd crush add osd.10 0.8 host=ceph-2-ssd
ceph osd crush add osd.11 0.8 host=ceph-3-ssd

查看 ceph osd tree:

导出 crushmap，并添加rule ：

cephosd getcrushmap -o /tmp/crush 
crushtool -d /tmp/crush -o /tmp/crush.txt
# -d 的意思是decompile，导出的crush是二进制格式的。

vim /tmp/crush.txt ：

# rules
rule rule-sata {ruleset 0 #rule的编号type replicatedmin_size 1max_size 10step take root-sata #设置sata的root名称step chooseleaf firstn 0 type hoststep emit
}
rule rule-ssd {ruleset 1type replicatedmin_size 1max_size 10step take root-ssd #设置ssd的root名称step chooseleaf firstn 0 type hoststep emit
}

编译 /tmp/crush.txt，并注入集群中：

[root@ceph-1 cluster]# crushtool -c /tmp/crush.txt -o /tmp/crush.bin
[root@ceph-1 cluster]# ceph osd setcrushmap -i /tmp/crush.bin

查看 ceph -s：

如果health HEALTH_WARN，那么增加rdb的pg数，即可。

cephosd pool set rbd pg_num 256
ceph osd pool set rbd pgp_num 256

然后就能看到状态变成HEALTH_OK 了。

一些用法：

查看rbd池的情况
[root@ceph-1cluster]# ceph osd pool ls detail
将rbd池是ruleset设置为1，即由osd.9-osd.11组成的结构，rbd池的所有数据将会保存在这三个SSD上
[root@ceph-1cluster]# ceph osd pool set rbd crush_ruleset 1

创建不同的pool：

[root@ceph-1cluster]# ceph osd pool create sata-pool 256 rule-sata pool 'sata-pool' created
[root@ceph-1 cluster]# ceph osd pool create ssd-pool 256 rule-ssd pool 'ssd-pool' created

模拟了将同一台主机上的SATA和SSD分开使用，在一批次同样结构的主机上，构建出两种不同速度的pool，CRUSH的自定义性，给ceph提供了极大的可塑性。