分布式应用之存储（Ceph)

news2024/10/5 12:43:38

分布式应用之存储（Ceph)

一、数据存储类型

存储类型说明典型代表
块存储一对一，只能被一个主机挂载使用数据以块为单位进行存储硬盘
文件存储一对多，能同时被多个主机挂载/传输使用，数据以文件的形式存储（元数据和实际数据是分开），并且有目录层级关NFS
对象存储一对多，能被多个主机/应用通过API接口访问使用，数据以文件的形式存储（元数据和实际数据是存储在一起），一个文件即一个对象；文件时扁平化的方式存储，没有目录层级关系。OSS S3

二、Ceph

1.概念

分布式存储系统，具有高性能、高可用性、高扩展性等特点，还集块存储/文件存储/对象存储等存储功能于一身。

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（从下往上）

在这里插入图片描述

客户端（主机/虚拟机/容器/应用程序）：使用存储的读写数据的终端

LibRADOS对象访问接口：提供存储接口给客户端使用的，Ceph默认提供三个接口：RBD块存储接口、CephFS文件存储接口、RGW对象存储接口。还支持用户使用JAVA/Python/C等编程语言二次开发自定义的接口

RADOS基础存储系统（统一存储池）：提供存储能力的。Ceph中一切都是以对象形式存储，RADOS就是负责存储这些对象的，并保证数据的一致性和可靠性。

4.Ceph核心组件

在这里插入图片描述

组件说明
OSD负责存储数据，一般一个磁盘对应一个OSD，响应客户端的读写请求
Monitor(mon)Ceph监视器，负责保存OSD的元数据，维护Ceph集群状态的各种图表视图（监控全局状态），管理客户端的认证于授权
Manger(mgr)负责跟踪集群状态和监控指标，暴露接口给监控软件获取监控指标数据
MDS负责保存CpehFS文件系统的元数据，仅在使用CephFS接口功能的时候使用
PG可理解成保存OSD位置的索引，一个PG可以包含多个数据对象，一个数据对象只能属于一个PG
Pool数据池，可理解成一个命名空间，一个Pool里包含多个PG。不同Pool的PG可以重名

5.Ceph存储过程

在这里插入图片描述

1）文件默认会被按照4M大小进行分片成一个或多个数据对象(object)
2）每个object都有一个oid（由文件ID(ino)和分片编号(ono)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，得到object的pgid(Pood_ID+pgid)
3）通过对pgid使用CRUSH算法得到PG对应的OSD的ID（如有多副本，则是主从的OSD的ID）
4）将object的数据存储到对应的OSD上

三、部署Ceph架构

1.实验架构

主机名Public网络Cluster网络角色
admin192.168.111.10admin（管理节点负责集群整体部署）、client
node01192.168.111.20192.168.100.20mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node02192.168.111.30192.168.100.30mon、mgr、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
node03192.168.111.40192.168.100.40mon、osd（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd）
client192.168.111.50client

2.步骤

①每台主机初始化配置

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
192.168.111.10 admin
192.168.111.20 node01
192.168.111.30 node02
192.168.111.40 node03
192.168.111.50 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
sshpass -p '123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@admin
sshpass -p '123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node01
sshpass -p '123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node02
sshpass -p '123' ssh-copy-id -o StrictHostKeyChecking=no root@node03


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
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


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
reboot

②部署ceph集群

生成配置文件
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

#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


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 192.168.111.0/24 --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

在这里插入图片描述

初始化mon节点
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 --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>


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

在这里插入图片描述

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
ceph-deploy disk zap node02 /dev/sdb
ceph-deploy disk zap node03 /dev/sdb

#在管理节点上，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
  cluster:
    id:     7e9848bb-909c-43fa-b36c-5805ffbbeb39
    health: HEALTH_WARN
            no avtive mgr
 
  services:
    mon: 3 daemons, quorum node01,node02,node03 (age 119m)
    mgr: no daemons active
    osd: 3 osds: 3 up (since 35s), 3 in (since 35s)
 
  data:
    pools:   0 pools, 0 pgs
    objects: 0 objects, 0 B
    usage:   3.0 GiB used, 57 GiB / 60 GiB avail
    pgs: 

查看osd状态
ceph osd stat
ceph osd tree
rados df
ssh root@node01 systemctl status ceph-osd@0
ssh root@node02 systemctl status ceph-osd@1
ssh root@node03 systemctl status ceph-osd@2

ceph 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。

在这里插入图片描述

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。

在管理节点操作
cd /etc/ceph
ceph-deploy mgr create node01 node02

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: node01(active, since 10s), standbys: node02
    osd: 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>

在这里插入图片描述

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

#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
  或
ceph dashboard ac-user-create admin administrator -i dashboard_passwd.txt

浏览器访问：http://192.168.111.20:8000 ，账号密码为 admin/12345678

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.资源池（pool）管理

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。

①创建资源池

#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

②查看集群 Pool 信息

ceph osd pool ls    或    rados lspools
ceph osd lspools

③查看资源池副本的数量

ceph osd pool get mypool size

④查看 PG 和 PGP 数量

ceph osd pool get mypool pg_num
ceph osd pool get mypool pgp_num

⑤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 pg_num
ceph osd pool get mypool pgp_num

⑥修改 Pool 副本数量为 2

ceph osd pool set mypool size 2

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

⑦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

2）推送 ceph.conf 配置文件给所有 mon 节点
ceph-deploy --overwrite-conf config push node01 node02 node03

3）所有 mon 节点重启 ceph-mon 服务
systemctl restart ceph-mon.target

4）执行删除 Pool 命令
ceph osd pool rm pool01 pool01 --yes-i-really-really-mean-it

在这里插入图片描述

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文章目录 前言1. Abstraction & Introduction1.1. Abstraction1.2. Introduction1.2.1. What is SAM?1.2.2. How to segment medical images with SAM? 2. Methodology2.1. SAM is used in the process of segmentation of medical images2.1.1. Semi-automated annotati…
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【压力传感器】LPS22DFTR、LPS33KTR 绝对 压力，ADP5131 排气式压力计 50kPa 6-DIP

【压力传感器】LPS22DFTR、LPS33KTR 绝对 压力，ADP5131 排气式压力计 50kPa 6-DIP

LPS22DFTR MEMS纳米压力传感器是一款超紧凑型压阻式绝对压力传感器&#xff0c;可用作数字输出气压计。LPS22DF的功耗更低&#xff0c;与上一代产品相比压力噪声更低。该器件包括一个传感元件和一个IC接口&#xff0c;通过I2C、MIPI I3CSM或SPI接口从传感元件向应用程序进行通信…
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蒙德里安的梦想

蒙德里安的梦想

题目 求把 NM 的棋盘分割成若干个 12 的长方形&#xff0c;有多少种方案。 例如当 N2&#xff0c;M4 时&#xff0c;共有 5 种方案。当 N2&#xff0c;M3 时&#xff0c;共有 3 种方案。 如下图所示&#xff1a; 输入格式 输入包含多组测试用例。 每组测试用例占一行&…
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GO语言基础-04-数据类型-04-map（map的排序）

GO语言基础-04-数据类型-04-map（map的排序）

文章目录 1. 按value排序1.1 思路1.2 语法1.3 完整示例 2. 按key排序2.1 思路2.2 语法示例2.3 完整示例2.4 完整示例 1. 按value排序 1.1 思路 map本身的顺序不可控&#xff0c;我们考虑如下方法实现排队&#xff1a; 思路一&#xff1a;通过一个切片来接收拍好队的map成员思…
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多线程应用场景

多线程应用场景

文章目录 前言一、CountDownLatch倒计时锁二、如何控制线程并发数&#xff1f;三、浅聊ThreadLocal1.ThreadLocal定义2.ThreadLocal源码解读3.关于ThreadLocal的一个案例 总结 前言 本篇介绍多线程中的应用场景&#xff0c;比如倒计时锁CountDownLatch、信号量Semaphore、以及…
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【雕爷学编程】Arduino动手做（163）---大尺寸8x8LED方格屏模块5

【雕爷学编程】Arduino动手做（163）---大尺寸8x8LED方格屏模块5

37款传感器与模块的提法&#xff0c;在网络上广泛流传&#xff0c;其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块&#xff0c;依照实践出真知&#xff08;一定要动手做&#xff09;的理念&#xff0c;以学习和交流为目的&#x…
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一种简化的3D点云车道线自动识别标注一些思考

一种简化的3D点云车道线自动识别标注一些思考

0. 简介 作为3D车道线训练来说&#xff0c;数据集是至关重要的&#xff0c;而使用点云的精确性来完成准确的车道线地图构建是一个非常重要且有趣的事情。下面我们将会从一个例子开始&#xff0c;分阶段来告诉大家该怎么样去完成一个简单的3D点云车道线自动识别标注工具。 1. …
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