ISCSI存储服务

ISCSI存储服务

一、概述
iSCSI协议（Internet Small Computer System Interface，iSCSI）是一种新的存储技术，它是将SCSI接口与以太网（Ethernet）技术结合起来工作的，简单的说iSCSI协议是将用户的请求转换成SCSI规则编码，然后再将这些数据封装在IP包中以便在以太网中进行传输的协议。
iSCSI技术是基于IP的存储区域网，又称IP-SAN，它是一种基于因特网及SCSI-3协议的存储技术，由IETF提出，并于2003年2月11日成为正式的标准。

iSCSI协议的功能
• 供硬件设备使用的可以在IP协议的上层运行的SCSI指令集，这种指令集合可以实现在IP网络上运行 SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。
• 基于TCP/IP协议的，用来建立和管理IP存储设备、主机和客户机之间的相互连接，并创建SAN。
• 使得SAN利用SCSI协议应用在高速数据传输网络成为可能。这种传输是以块级别的方式在各个存储设备上进行的。

iSCSI的结构
由于SCSI协议是一个C/S架构，因此iSCSI协议也是一个C/S结构，其中client是initiator,server端为target。iSCSI协议的主要功能是利用TCP/IP网络，在主机系统（可称为initiator）和目标存储设备（称为target）之间进行大量的数据封装和可靠传输过程。此外，iSCSI协议还将SCSI协议封装在IP网络上，并且运行在TCP上。ISCSI协议的协议栈图示：

iSCSI协议的工作原理
当iSCSI主机发起数据读写操作后，操作系统会生成一个SCSI指令集，然后该SCSI指令集在iSCSI initiator端被封装成iSCSI消息包，并通过TCP/IP网络传输到存储区域，当存储区域的iSCSI target收到iSCSI消息包时会将其解开，读取其中的SCSI指令，然后再将其SCSI指令传送给SCSI设备执行其指令。当SCSI指令被执行后，返回的数据经过SCSI设备传送给iSCSI target时被封装为iSCSI的响应PDU，然后再通过TCP/IP网络传输给iSCSI initiator端，iSCSI initiator解开其iSCSI PDU包，读取其中的SCSI响应内容，并将其提交给操作系统进行处理，然后操作系统在将其处理后的内容返回给应用程序。

iSCSI的优点
iSCSI最大的优点就是节约成本，利用iSCSI协议构建一个存储网络，除了需要存储设备，交换机、线缆还有以太网接口以外，基本就不需要其他的设备了，只需要在现有的网络上安装iSCSI就可以实现构建一个比较大的存储网络了。

iSCSI基本概念

iSCSI客户端 (iSCSI Initiator)
iSCSI客户端为iSCSI initiator，这是I/O操作的发起者。在RedHat Linux系统中可以通过软件来模拟，需要安装iSCSI设备驱动。如iscsi-initiator-utils.rpmiSCSI initiator具有的特性：
• 既然是I/O操作的发起者，需要通过发现过程请求远端块设备。
• 它可以与target进行持久连接
• Linux中可以通过软件方式来实现

iSCSI服务器端 (iSCSI Target)
iSCSI服务器端为iSCSI target，这是I/O操作的执行者。在RedHat Enterprise Linux中可以使用scsi-target-utils软件包来模拟实现。iSCSI target端具有的特性：
• 需要导出一个或多个块设备供启动者（initiator）使用
• 可以通过硬件和软件的方式来实现

iSCSI target设备名称
iSCSI target名称必须是全球唯一的，其格式为：

1
iqn.<yyyy-mm>.<tld.domain.some.host>[:<identifier>]
2
# iqn：iSCSI target名称必须是以iqn开头的
3
# yyyy-mm：表示的是时间
4
# tld.domain.some.host：这个表示的是一个反过来写的域名
5
# identifier：这个可以是任意字符串
6
# 如：iqn.2015-03.com.xsl.www:storge.disk1
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逻辑单元号LUN
LUN ID由iSCSI目标设备（Target）分配。iSCSI 启动端（Initiator）设备当前支持在每个目标设备（Target）中导出最多256个LUN。即最大支持16个target。对于LUN，比较通俗的理解就是磁盘分区、LVM卷组、RAID等等。
Target 即“储存设备”（Storage Device），也就是存放数据的硬盘（以磁盘阵列居多）。在使用iSCSI时，会在 iSCSI 储存设备上去建立 LUN（Logical Unit Number）来提供给具备 iSCSI Initiator 功能的主机来存取数据的。LUN 好比是个“逻辑单位磁碟”，物理上通常是由数个实体磁碟（ RAID 或 LVM 技术的技术实现）所组成。

iSCSI的发现机制
iSCSI发起端为了和iSCSI目标端建立iSCSI会话，initiator需要知道target的 IP地址，TCP端口号和名字 三个信息。iSCSI发现的目的是为了让iSCSI发起端获取一条到iSCSI目标端的通路。iSCSI有三种发现机制：

静态配置
在iSCSI发起端已经知道iSCSI目标端的IP地址TCP端口号和名字信息时，iSCSI发起端不需要执行发现。iSCSI发起端直接通过IP地址和TCP端口来建立TCP连接，使用iSCSI目标端的名字来建立iSCSI会话。这种发现机制比较适合比较小的iSCSI体系结构

SendTarget发现
在iSCSI发起端知道iSCSI目标端的IP地址和TCP端口的情况下，iSCSI使用IP地址和TCP端口号建立TCP连接后建立发现对话。iSCSI发起端发送SendTarget命令查询网络中的存在的iSCSI信息。这种方法主要用于网关设备，iSCSI发起端被静态配置连接到指定的iSCSI设备。iSCSI发起端和iSCSI网关设备建立对话并发送SendTarget请求给iSCSI网关设备。iSCSI网关设备返回一系列和它相连的ISCSI目标端的信息。iSCSI发起端选择一个目标端来建立对话。

零配置发现
这种机制用于iSCSI发送设备完全不知道iSCSI目标端的信息的情况下。iSCSI发起端利用现有的IP网络协议SLP（Service Location Protocol for Discovery,服务定位协议）。iSCSI目标端使用SLP来注册，iSCSI发起端可以通过查询SLP代理来获得注册的iSCSI目标端的信息。当iSCSI目标端加入到网络中的时候，拓扑结构也随之改变。虽然这种方法增加了实现的复杂性，但它不需要重新配置发起端即可找到新的目标端。

二、 安装

基础配置

1
[root@nginx1 ~]# systemctl stop firewalld.service NetworkManager
2
[root@nginx1 ~]# systemctl disable firewalld.service NetworkManager
3
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/NetworkManager.service.
4
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service.
5
Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.freedesktop.nm-dispatcher.service.
6
Removed symlink /etc/systemd/system/network-online.target.wants/NetworkManager-wait-online.service.
7
Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service
8
[root@nginx1 ~]# setenfoce 0
9
[root@nginx1 ~]# sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
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配置epel源
[root@nginx1 ~]# yum install -y epel-release
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target服务器配置
监听端口：3260/tcp

添加磁盘
1
####热扫描
2
[root@nginx1 ~]# cd /sys/class/scsi_host
3
[root@nginx1 ~]# for i in $(ls);do echo "- - -" > ${i}/scan;done
4
[root@nginx1 ~]# lsblk 
5
NAME            MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
6
sda               8:0    0   120G  0 disk 
7
├─sda1            8:1    0   500M  0 part /boot
8
└─sda2            8:2    0 119.5G  0 part 
9├─centos-root 253:0    0 115.6G  0 lvm  /
10└─centos-swap 253:1    0   3.9G  0 lvm  [SWAP]
11
sdb               8:16   0     5G  0 disk 
12
sdc               8:32   0     5G  0 disk 
13
sr0              11:0    1  1024M  0 rom
14
####分区
15
[root@nginx1 ~]# lsblk 
16
NAME            MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
17
sda               8:0    0   120G  0 disk 
18
├─sda1            8:1    0   500M  0 part /boot
19
└─sda2            8:2    0 119.5G  0 part 
20├─centos-root 253:0    0 115.6G  0 lvm  /
21└─centos-swap 253:1    0   3.9G  0 lvm  [SWAP]
22
sdb               8:16   0     5G  0 disk 
23
└─sdb1            8:17   0     5G  0 part 
24
sdc               8:32   0     5G  0 disk 
25
└─sdc1            8:33   0     5G  0 part 
26
sr0              11:0    1  1024M  0 rom
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target服务安装
1
[root@nginx1 ~]# yum install -y scsi-target-utils
2
###配置文件路径
3
[root@nginx1 ~]# vim /etc/tgt/targets.conf 
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target服务启停
1
###启动并开机自启
2
[root@nginx1 ~]# systemctl enable --now tgtd
3
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/tgtd.service to /usr/lib/systemd/system/tgtd.service.
4
[root@nginx1 ~]# systemctl stop tgtd
5
####停止并开启不自启
6
[root@nginx1 ~]# systemctl disable --now tgtd
7
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/tgtd.service.
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target存储配置
用于windows连接
1
##创建target（准备炮台）
2
[root@nginx1 ~]# tgtadm -L iscsi -o new -m target -t 1 -T iqn.20240119.com.jx.www:sdb 
3
##创建lun（准备炮弹）
4
[root@nginx1 ~]# tgtadm -o new -m logicalunit -t 1 -l 1 -b /dev/sdb
5
##查看target及lun信息（检查发射情况）
6
[root@nginx1 ~]# tgtadm -o show -m target
7
[root@nginx1 ~]# tgt-admin -s
8
##配置访问ACL（打开保险）
9
[root@nginx1 ~]# tgtadm -L iscsi -m target -o bind -t 1 -I ALL
10
##保存配置
11
[root@nginx1 ~]# tgt-admin --dump >> /etc/tgt/targets.conf
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用于Linux连接
1
##创建target（准备炮台）
2
[root@nginx1 ~]# tgtadm -L iscsi -o new -m target -t 1 -T iqn.20240119.com.jx.www:sdc 
3
##创建lun（准备炮弹）
4
[root@nginx1 ~]# tgtadm -o new -m logicalunit -t 1 -l 1 -b /dev/sdc
5
##查看target及lun信息（检查发射情况）
6
[root@nginx1 ~]# tgtadm -o show -m target
7
[root@nginx1 ~]# tgt-admin -s
8
##配置访问ACL（打开保险）
9
[root@nginx1 ~]# tgtadm -L iscsi -m target -o bind -t 1 -I ALL
10
##保存配置
11
[root@nginx1 ~]# tgt-admin --dump >> /etc/tgt/targets.conf
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initiator（Linux）客户端配置
1
[root@nginx2 ~]# yum install -y epel-release
2
[root@nginx2 ~]# yum install -y iscsi-initiator-utils
3
[root@nginx2 ~]# systemctl start iscsid
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Linux客户端连接
1
### 发现
2
[root@nginx1 ~]# iscsiadm -m discoverydb -t sendtargets -p 192.168.115.111:3260 -D
3
### 映射
4
[root@nginx1 ~]# iscsiadm -m node -T iqn.20240119.com.jx.www:sdb  -p 192.168.115.111:3260 -l
5
### 查看
6
[root@nginx1 ~]# fdisk -l
7
[root@nginx2 ~]# lsblk 
8
NAME            MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
9
sda               8:0    0   120G  0 disk 
10
├─sda1            8:1    0   500M  0 part /boot
11
└─sda2            8:2    0 119.5G  0 part 
12├─centos-root 253:0    0 115.6G  0 lvm  /
13└─centos-swap 253:1    0   3.9G  0 lvm  [SWAP]
14
sdb               8:16   0     5G  0 disk 
15
└─sdb1            8:17   0     5G  0 part 
16
sr0              11:0    1  1024M  0 rom  
17
### 查看服务端变化
18
[root@nginx1 ~]# tgt-admin -s
19Connection: 0
20IP Address: 192.168.115.112
21###    分区
22
[root@nginx1 ~]# fdisk /dev/sdb
23
### 挂载
24
[root@nginx1 ~]# mount /dev/sdb1 /mnt
25
### 自动映射(不建议)
26
[root@nginx1 ~]# iscsiadm -m node -T iqn.20230106.com.jx.www  -p 192.168.115.128:3260 -o update -n node.startup -v automatic
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windows客户端连接



Ceph分布式存储
一、存储基础
1、单机存储设备
（1）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

（2）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 、samba

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

（3）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
（1）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。

（2）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。

（3）单点故障问题
单机存储数据存在单点故障问题

3、商业存储解决方案
EMC、NetAPP、IBM、DELL、华为、浪潮

4、分布式存储（软件定义的存储 SDS）
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。

5、分布式存储的类型
（1）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

（2）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

（3）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 介绍
1、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。

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。 

2、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。

3、Ceph 架构
自下向上，可以将Ceph系统分为四个层次:

（1）RADOS 基础存储系统
（Reliable，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。

（2）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。

（3）高层应用接口
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。

2）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。

3）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。

（4）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。

（1）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。

（2）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。

（3）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（镜像卷），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）

（4）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。

（5）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。

（6）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。

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。

（1）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。

（2）Bluestore
BlueStore是一个特殊用途的存储后端，专门为OSD工作负载管理磁盘上的数据而设计。BlueStore 的设计是基于十年来支持和管理 Filestore 的经验。BlueStore 相较于 Filestore，具有更好的读写性能和安全性。

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。

3）通过对 OID 使用 HASH 算法得到一个16进制的特征码，用特征码与 Pool 中的 PG 总数取余，得到的序号则是 PGID 。

即 Pool_ID + HASH(OID) % PG_NUM 得到 PGID

4）PG 会根据设置的副本数量进行复制，通过对 PGID 使用 CRUSH 算法算出 PG 中目标主和次 OSD 的 ID，存储到不同的 OSD 节点上（其实是把 PG 中的所有对象存储到 OSD 上）。

即通过 CRUSH(PGID) 得到将 PG 中的数据存储到各个 OSD 组中

CRUSH 是 Ceph 使用的数据分布算法，类似一致性哈希，让数据分配到预期的地方。

7、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）

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：

（1）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。

（2）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。

（3）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
1、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2、环境准备

Ceph 环境规划（测试环境不需要Cluster网络）主机名    Public网络    Cluster网络    角色
admin    192.168.52.189        admin（管理节点负责集群整体部署）、client
node01    192.168.52.190    192.168.100.1    mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node02    192.168.52.191    192.168.100.2    mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node03    192.168.52.192    192.168.100.3    mon、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
client    192.168.52.193        client
主机名             Public网络                        Cluster网络                           角色
admin               192.168.115.224                                             admin（管理节点负责集群整体部署）、client
node01          192.168.115.225         192.168.100.111         mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node02          192.168.115.227         192.168.100.112         mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node03          192.168.115.228         192.168.100.113         mon、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
client          192.168.115.229                                                 client#环境准备
#可选步骤：创建 Ceph 的管理用户
useradd cephadm
passwd cephadmvisudo
cephadm ALL=(root) NOPASSWD:ALL
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cpp3、关闭 selinux 与防火墙
systemctl disable --now firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
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cpp
4、 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
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cpp
5、 配置 hosts 解析
cat > /etc/hosts << EOF
127.0.0.1   localhost localhost,localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         1ocalhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.52.189 admin
192.168.52.190 node01
192.168.52.191 node02
192.168.52.192 node03
192.168.52.193 client
EOF
​
###验证
[root@admin ~]# cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.115.224 admin
192.168.115.225 node01
192.168.115.227 node02
192.168.115.228 node03
192.168.115.229 client
​
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cpp6、 安装常用软件和依赖包
##Centos7
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
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cpp
7、 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
ssh-copy-id  root@admin
ssh-copy-id  root@node01
ssh-copy-id  root@node02
ssh-copy-id  root@node03
​
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cpp
8、配置时间同步
##CentOS7系统
ntpdate ntp.aliyun.com
​
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9、配置 Ceph yum源
wget https://download.ceph.com/rpm-nautilus/el7/noarch/ceph-release-1-1.el7.noarch.rpm --no-check-certificate
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cpp
rpm -ivh ceph-release-1-1.el7.noarch.rpm --force
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10、热扫描磁盘信息
#添加完磁盘可以通过重启或以下命令刷新
[root@localhost ~]# cd /sys/class/scsi_host/
[root@localhost scsi_host]# for i in `ls /sys/class/scsi_host/`;do echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/$i/scan;done
cd /sys/class/scsi_host/
for i in `ls ./`;do echo "- - -" > ./$i/scan;done
​
###验证
[root@node02 scsi_host]# lsblk 
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0  120G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2            8:2    0  119G  0 part ├─centos-root 253:0    0   50G  0 lvm  /├─centos-swap 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]└─centos-home 253:2    0   67G  0 lvm  /home
sdb               8:16   0   20G  0 disk 
sdc               8:32   0   20G  0 disk 
sdd               8:48   0   20G  0 disk 
sr0              11:0    1 1024M  0 rom  
​
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cpp四、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
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2、admin服务器安装    安装 ceph-deploy 部署工具
##CentOS7
cd /etc/ceph
yum install -y ceph-deploy
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cpp
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
##命令解析，以下四条命令不需要执行 
#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
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cpp

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 192.168.52.0/24 --cluster-network 192.168.100.0/24 node01 node02 node03
##验证
[root@admin ceph]# ls
ceph.conf  ceph-deploy-ceph.log  ceph.mon.keyring  rbdmap
#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
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cpp5、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
​
#节点配置如果和管理配置文件不一致，强行同步配置#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 -scluster:id:     7e9848bb-909c-43fa-b36c-5805ffbbeb39health: HEALTH_WARNmons are allowing insecure global_id reclaimservices:mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03mgr: no daemons activeosd: 0 osds: 0 up, 0 indata:pools:   0 pools, 0 pgsobjects: 0 objects, 0 Busage:   0 B used, 0 B / 0 B availpgs:#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>
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cpp6、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  tmpr8tzyccd /etc/ceph
ceph -s
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cpp7、部署 osd 存储节点，管理节点操作
#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
ceph-deploy disk zap node02 /dev/sdb
ceph-deploy disk zap node03 /dev/sdb#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 -scluster:id:     7e9848bb-909c-43fa-b36c-5805ffbbeb39health: HEALTH_WARNno avtive mgrservices:mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03 (age 119m)mgr: no daemons activeosd: 3 osds: 3 up (since 35s), 3 in (since 35s)data:pools:   0 pools, 0 pgsobjects: 0 objects, 0 Busage:   3.0 GiB used, 57 GiB / 60 GiB availpgs: ceph osd stat
ceph osd tree
rados df
#节点查询状态
ssh root@node01 systemctl status ceph-osd@0
ssh root@node02 systemctl status ceph-osd@1
ssh root@node03 systemctl status ceph-osd@2ceph osd status    #查看 osd 状态，需部署 mgr 后才能执行
+----+--------+-------+-------+--------+---------+--------+---------+-----------+
| id |  host  |  used | avail | wr ops | wr data | rd ops | rd data |   state   |
+----+--------+-------+-------+--------+---------+--------+---------+-----------+
| 0  | node01 | 1025M | 18.9G |    0   |     0   |    0   |     0   | exists,up |
| 1  | node02 | 1025M | 18.9G |    0   |     0   |    0   |     0   | exists,up |
| 2  | node03 | 1025M | 18.9G |    0   |     0   |    0   |     0   | exists,up |
+----+--------+-------+-------+--------+---------+--------+---------+-----------+ceph osd df    #查看 osd 容量，需部署 mgr 后才能执行
ID CLASS WEIGHT  REWEIGHT SIZE   RAW USE DATA    OMAP META  AVAIL  %USE VAR  PGS STATUS 0   hdd 0.01949  1.00000 20 GiB 1.0 GiB 1.8 MiB  0 B 1 GiB 19 GiB 5.01 1.00   0     up 1   hdd 0.01949  1.00000 20 GiB 1.0 GiB 1.8 MiB  0 B 1 GiB 19 GiB 5.01 1.00   0     up 2   hdd 0.01949  1.00000 20 GiB 1.0 GiB 1.8 MiB  0 B 1 GiB 19 GiB 5.01 1.00   0     up TOTAL 60 GiB 3.0 GiB 5.2 MiB  0 B 3 GiB 57 GiB 5.01                 
MIN/MAX VAR: 1.00/1.00  STDDEV: 0#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。
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cpp8、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 node02ceph -scluster:id:     7e9848bb-909c-43fa-b36c-5805ffbbeb39health: HEALTH_WARNmons are allowing insecure global_id reclaimservices:mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03mgr: node01(active, since 10s), standbys: node02osd: 0 osds: 0 up, 0 in#解决 HEALTH_WARN 问题：mons are allowing insecure global_id reclaim问题：
禁用不安全模式：ceph config set mon auth_allow_insecure_global_id_reclaim false#扩容 mgr 节点
ceph-deploy mgr create <节点名称>
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cpp

9、开启监控模块
#在 ceph-mgr Active节点执行命令开启
[root@admin ceph]# ceph -s | grep mgrmgr: node01(active, since 6m), standbys: node02, node03
​
#主节点下载安装
yum install -y ceph-mgr-dashboard
​
##在admin节点操作
cd /etc/ceph
[root@admin ceph]# ceph mgr module ls | grep dashboard"name": "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{"dashboard": "http://node01:8000/"
}
​
#设置 dashboard 账户以及密码
echo "123.com" > dashboard_passwd.txt
ceph dashboard set-login-credentials admin -i dashboard_passwd.txt
​
#或
ceph dashboard ac-user-create admin administrator -i dashboard_passwd.txt   #用这个命令#浏览器访问：http://192.168.80.11:8000 ，账号密码为 admin/123.com
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cpp假如显示有osd  down， 这是只需要重新配置一下时间同步，然后重启一下就好了ntpdate ntp.aliyun.com
systemctl restart ceph-mon.target
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cpp
10、使用文件存储时，安装MDS组件
ceph-deploy mds create node01
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cpp
五、资源池 Pool 管理
1、向 Ceph 中存储数据
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。2、创建 Pool 资源池--（增、查）
#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#查看资源池副本的数量
ceph osd pool get mypool size
[root@admin ceph]# ceph osd pool get mypool size
size: 3
​
#查看 PG 和 PGP 数量
ceph osd pool get mypool pg_num
ceph osd pool get mypool pgp_num
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cpp特性    pg_num(PG 数量)    pgp_num(PGP 数量)
定义    一个存储池中归置组 (PG) 的总数。    用于CRUSH计算时PG的映射范围。
影响    数据如何分割。增加 pg_num会创建新的 PG，从而分割现有PG中的数据。    PG如何放置。增加 pgp_num不会分割数据，而是重新计算更多PG（从0到pgp_num-1）到OSD的映射关系。
变更操作    ceph osd pool set <pool-name> pg_num <value>    ceph osd pool set <pool-name> pgp_num <value>
主要目的    负载均衡： 更多的PG可以将数据更细粒度地分散到更多OSD上。    
优化数据分布： 在改变集群布局（如增加OSD）后，重新平衡数据。3、 修改资源池信息--（修）
#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 128ceph osd pool get mypool pg_num
ceph osd pool get mypool pgp_num#修改 Pool 副本数量为 2
ceph osd pool set mypool size 2ceph osd pool get mypool size#管理节点
#修改默认副本数为 2
vim ceph.conf
......
osd_pool_default_size = 2ceph-deploy --overwrite-conf config push node01 node02 node03
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cpp4、删除 Pool 资源池--（删）
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 = true2）推送 ceph.conf 配置文件给所有 mon 节点
ceph-deploy --overwrite-conf config push node01 node02 node033）所有 mon 节点重启 ceph-mon 服务
systemctl restart ceph-mon.target4）执行删除 Pool 命令
ceph osd pool rm pool01 pool01 --yes-i-really-really-mean-it
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cpp5、关联cephfs的metadata池和data池
# 语法： ceph fs new <fs_name> <metadata_pool> <data_pool>  
ceph fs new mycephfs mypool mypool   
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cpp
六、客户端使用Ceph
##admin节点操作，安装客户端工具
ceph-deploy install client
##admin节点操作，同步管理信息
ceph-deploy admin  client
#验证
[root@client ceph]# ls
ceph.client.admin.keyring  ceph.conf  rbdmap  tmpup4t2z
##在client节点操作，安装客户端工具
yum install -y ceph-fuse
##创建挂载目录
mkdir /ceph
##挂载ceph
ceph-fuse -k /etc/ceph/ceph.client.admin.keyring -m 192.168.115.225:6789 /ceph
​
#####查看ceph-mon在主节点的监听状态
[root@node01 ceph]# netstat -anptu | grep 6789
tcp        0      0 192.168.115.225:6789    0.0.0.0:*               LISTEN      71369/ceph-mon
一键获取完整项目代码
cpp

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