Ceph软件定义存储解决方案
ceph文件存储流程
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Ceph 是一种分布式文件系统，它为对象、块和文件存储提供了一个统一的接口。
ceph存储原理
ceph存储原理ceph是一种开源、分布式的对象存储和文件系统，它能够在大规模的集群中存储和管理海量数据。
在ceph中，数据被分割成对象，并将这些对象存储在不同的存储节点上以实现高可用性和容错性。
这篇文章将介绍ceph存储的原理，包括ceph的架构、数据的存储和调度方式以及ceph如何处理故障。
ceph架构ceph的架构包括三个主要组成部分：客户端、存储集群和元数据服务器。
客户端是使用ceph存储的应用程序，它们通常是通过ceph API或者对象存储接口来访问ceph集群。
存储集群由一个或多个monitors、object storage devices（OSD），以及可能的元数据服务器组成。
monitors是ceph集群的核心组件，它负责管理ceph的全局状态信息、监控OSD 状态，并为客户端提供服务发现和配置信息。
OSD是实际存储数据的存储节点，它负责存储和处理对象，并在节点故障时自动重新平衡数据。
元数据服务器用于管理ceph文件系统中的元数据信息，包括文件和目录的名称、属性和层次关系等。
ceph存储数据的方式ceph将数据分割成对象，并使用CRUSH算法将这些对象分布在集群中的OSD上。
CRUSH 算法是ceph中存储调度的核心算法，它通过一系列计算将对象映射到存储集群中的OSD。
CRUSH将对象映射到OSD的方式是通过建立CRUSH映射表以实现负载均衡和容错。
CRUSH映射表可以根据管理员的需求进行调整，以达到最佳的性能和可扩展性。
ceph的CRUSH算法有以下特点：1. CRUSH将对象映射到可扩展的存储后端，以实现分布式存储和高可用性。
2. CRUSH使用元数据信息来动态调整对象的存储位置，并根据OSD的状态和磁盘使用情况等信息来实现负载均衡。
3. CRUSH允许管理员对存储策略进行调整，以适应不同的应用场景。
ceph的故障处理ceph具有强大的故障处理机制，它能够自动处理节点故障和数据损坏等问题，以确保数据的完整性和可用性。
ceph 运维手册
ceph 运维手册一、引言1.Ceph 简介Ceph 是一款开源的分布式存储系统，它具有高度可扩展性、性能优异、易于管理等特点。
Ceph 能够为云计算、虚拟化和企业级存储场景提供稳定、可靠的存储服务。
2.Ceph 运维手册目的本手册旨在为运维人员提供一份详细的Ceph 运维指南，帮助读者更好地理解和掌握Ceph 存储系统的部署、管理、优化和维护。
二、Ceph 架构1.组件介绍（1）Ceph Monitor（MON）Ceph Monitor 负责维护整个集群的元数据信息，包括监控OSD 节点的状态、存储池配置等。
（2）Ceph OSD 节点Ceph OSD 节点是Ceph 集群中的存储节点，负责存储数据和处理数据复制、恢复等操作。
（3）Ceph 客户端Ceph 客户端用于访问Ceph 存储系统，为应用提供存储服务。
2.架构原理Ceph 采用去中心化的设计，将数据分散存储在多个OSD 节点上，并通过Ceph Monitor 进行统一管理。
数据在OSD 节点之间自动进行复制和分布，以保证数据的可靠性和性能。
三、Ceph 运维流程1.部署Ceph 集群（1）准备环境确保服务器硬件、网络和操作系统满足Ceph 部署要求。
（2）安装和配置Ceph 组件根据Ceph 版本和集群规模，安装MON、OSD 和客户端等相关组件。
（3）配置集群参数设置集群名称、存储池、副本数等参数，以满足业务需求。
2.Ceph 集群日常运维（1）监控集群状态使用Ceph 提供的命令行工具或监控工具，定期检查集群健康状况。
（2）扩容和缩容集群根据业务需求，动态调整集群规模和存储容量。
（3）处理故障遇到故障时，及时排查并采取相应措施解决问题。
3.Ceph 存储管理（1）创建和删除存储池根据业务需求，创建和管理存储池。
（2）配置和调整存储策略根据数据特点，设置合适的存储策略，以提高存储利用率。
（3）监控存储性能定期检查存储性能，优化存储配置。
分布式软件定义存储Ceph介绍
•Xfs
•Btrfs
•Ext4
•新版本中将支持更多的后端形式，如直接管理
块设备
•在一个集群中支持3-10000+的OSD
MON
Mon1
Mon2
Mon3
•Monitoring daemon •维护集群的视图和状态 •OSD和monitor之间相互传输节点状态信息，共同得出系统的总体 工作状态，并形成一个全局系统状态记录数据结构，即所谓的集群 视图（cluster map）
Ceph的历史
•2003年项目成立； •2006年作者将其开源； •2009年Inktank公司成立并发布Ceph的第一个稳定版本”Argonaut” ； •2014年红帽公司收购了Inktank，丰富了自己的软件定义存储的产品 线，此次收购使红帽成为领先的开源存储产品供应商，包括对象存储 、块存储和文件存储。
•通过RESTFUL API管理所有的集群和对象存储功能
特性总结-安全
•访问控制列表
•高细腻度的对象存储用户和用户组的安全控制
•配额
•支持对Cephfs设定使用额度
特性总结-可用性
•在集群节点之间条带和复制数据
•保证数据的持久性、高可用和高性能
•动态块设备大小调整
•扩卷缩卷不会导致宕机
•快速数据定位
•扩展的RADOS •RADOS可以横跨2个异地的数据中心并经过优化设计（低网络延时）
归档/冷 存储
CEPH STORAGE CLUSTER
成本
•支持瘦部署
•支持超量分配（block only）
•支持普通硬件设备
•将廉价PC服务器转换成存储设备满足不同负载和大容量、高可用、可扩展 的需求
•Erasure Coding纠删码
存储的解决方案
存储的解决方案第1篇存储的解决方案一、背景与目标随着信息技术的飞速发展，数据量呈现爆炸式增长，企业和个人对存储空间的需求日益迫切。
为解决数据存储的安全、高效、可扩展等问题，本方案旨在设计一套合法合规的存储解决方案，满足以下目标：1. 确保数据存储的安全性、可靠性和合规性；2. 提高数据读写效率，降低存储成本；3. 具备良好的可扩展性和易用性，满足不同场景需求。
二、解决方案概述本方案采用分布式存储技术，结合云存储和本地存储的优势，构建一套安全、高效、可扩展的存储系统。
主要包括以下模块：1. 存储节点：负责存储数据，采用分布式架构，提高存储性能和可靠性；2. 数据管理：负责数据的安全管理、权限控制、备份与恢复等；3. 存储网络：负责存储节点之间的通信，确保数据传输的实时性和安全性；4. 访问接口：提供统一的访问接口，支持多种协议和客户端接入；5. 监控与运维：实现对存储系统的实时监控、故障排查和性能优化。
三、详细解决方案1. 存储节点设计（1）硬件选型：根据业务需求，选择具有较高性能、可靠性和扩展性的服务器硬件；（2）分布式架构：采用分布式存储技术，将数据分散存储在多个节点上，提高存储性能和可靠性；（3）冗余设计：采用多副本机制，确保数据安全；（4）负载均衡：通过智能算法，合理分配存储负载，提高存储资源利用率。
2. 数据管理（1）数据安全：采用加密算法，保障数据传输和存储过程中的安全性；（2）权限控制：实现细粒度的权限管理，确保数据访问合规；（3）备份与恢复：定期进行数据备份，支持多种备份策略，实现数据的快速恢复；（4）数据迁移：支持数据的在线迁移，提高系统扩展性。
3. 存储网络（1）高速网络：采用高速网络设备，提高数据传输效率；（2）网络安全：部署防火墙、入侵检测等安全设备，保障存储网络的安全；（3）网络隔离：实现存储网络与业务网络的隔离，降低安全风险。
4. 访问接口（1）支持多种协议：如NFS、SMB、FTP等，满足不同场景需求；（2）兼容多种客户端：支持Windows、Linux、Mac等操作系统；（3）API接口：提供API接口，方便第三方系统对接。
ceph使用方法
ceph使用方法摘要：1.Ceph简介2.Ceph组件及其作用3.安装Ceph4.Ceph使用方法5.Ceph的日常维护与管理6.Ceph性能优化7.常见问题与解决方案正文：Ceph是一款开源的分布式存储系统，具有高性能、可靠性高、可扩展性强等特点。
它主要由以下几个组件构成：1.Ceph Monitor（CMS）：负责维护整个Ceph集群的元数据信息，包括监控各个节点的状态、集群映射关系等。
2.Ceph OSD：负责存储数据，包括数据存储和数据恢复。
OSD节点之间通过CRUSH算法实现数据分布和平衡。
3.Ceph Metadata Server：为Ceph客户端提供元数据服务，包括存储卷配置、快照、克隆等。
接下来，我们来了解一下如何安装和配置Ceph。
1.安装Ceph：首先，确保操作系统为CentOS 7及以上版本。
然后，按照官方文档的指引，依次安装Ceph Monitor、OSD和Metadata Server组件。
2.配置Ceph：安装完成后，需要对Ceph进行配置。
编辑Ceph配置文件（/etc/ceph/ceph.conf），设置相关参数，如：osd pool默认配置、monitor 选举算法等。
3.初始化Ceph：使用ceph-init命令初始化Ceph，之后启动Ceph相关服务。
4.创建存储池：使用ceph-volume命令创建存储池，为存储池分配OSD 节点。
5.创建卷：使用ceph-volume命令创建卷，并将卷挂载到客户端节点。
6.扩容存储池：当存储池空间不足时，可以通过添加OSD节点或调整pool参数进行扩容。
7.维护与管理：定期检查Ceph集群状态，使用ceph命令监控性能指标，如：osd tree、health monitor等。
8.性能优化：根据实际需求，调整Ceph配置文件中的相关参数，如：调整osd的osd_cache_size、osd_timeout等。
9.常见问题与解决方案：遇到问题时，可通过查询官方文档、社区论坛等途径寻求解决方案。
Ceph分布式存储中遇到的问题和解决办法
Ceph分布式存储中遇到的问题和解决办法最近有很多朋友拿着一篇关于“ceph运维那些坑”的文章来找我，起初我并没有在意，毕竟对于一个“新物种”来说，存在质疑是再正常不过的。
不过，陆续有更多的合作伙伴甚至圈内同行来问我如何看待这篇文章时，我觉得做为一名Ceph开发和运维的技术者，理应站出来为Ceph说点什么。
首先，原作者分析Ceph运维中遇到的问题是真实存在的，甚至在实际的运维过程中还出现过其他更复杂的问题。
因为最初的Ceph只是社区提供的一套开源版，因而想要实现产品化需要趟过很多次“坑”，就像最早的安卓系统一样。
我想任何产品在一开始都难以做到十全十美，因为技术本身就是在发现问题与解决问题的道路上不断前进发展的。
不过，在这里我想澄清的事实是：连初涉Ceph的运维人员都能发现的问题，研究Ceph多年的资深技术人员们肯定也早已发现。
接下来我就根据那篇文章中提到的坑，来说一说在实际产品化过程中我们是如何解决它们的。
一、扩容问题Ceph本身基于Crush算法，具备了多种数据复制策略，可以选择在磁盘、主机、机柜等等位置附着。
例如：如果采取3副本的数据保护策略，就可以通过复制策略来决定这3个副本是否同时分布在不同的磁盘、不同的主机、不同的隔离域、不同的机柜等位置来保证部分硬件故障后数据安全性和服务运行不中断。
Ceph底层是用资源池（POOL）来实现数据逻辑隔离，往往我们会出现因容量或性能不足需要对资源池进行扩容的问题，但是在容量扩容过程中，势必会带来进行数据重新平衡的要求。
Ceph中数据以PG为单位进行组织，因此当数据池中加入新的存储单元（OSD）时，通过调整OSDMAP会带来数据重平衡。
正如文章所提到的，如果涉及到多个OSD的扩容是可能导致可用PG中OSD小于min_size，从而发生PG不可用、IO阻塞的情况。
为了尽量避免这种情况的出现，只能将扩容粒度变小，比如每次只扩容一个OSD或者一个机器、一个机柜（主要取决于存储隔离策略），但是这样注定会带来极大的运维工作量，甚至连扩容速度可能都赶不上数据增长速度。
ceph 原理
ceph 原理Ceph原理Ceph是一种开源的分布式存储系统，它被设计用于提供高性能、高可靠性和可扩展性的存储解决方案。
Ceph的原理基于RADOS（可靠自主分布式对象存储）技术，采用了分布式存储和对象存储的理念，旨在解决传统存储系统中的各种挑战和瓶颈。
一、分布式存储Ceph的核心思想是将数据分布到多个存储节点上，通过数据的分散存储和冗余备份来提高可靠性和性能。
每个节点都可以同时扮演存储节点和计算节点的角色，形成一个分布式存储集群。
数据被划分为多个对象，并通过唯一的对象ID进行标识和索引。
Ceph采用了动态数据分布机制，通过CRUSH算法（Controlled Replication Under Scalable Hashing）将对象映射到存储节点上。
CRUSH算法基于一致性哈希函数，能够将对象均匀分布到存储节点上，避免了传统存储系统中的数据热点问题。
同时，CRUSH算法还考虑了存储节点的负载情况和网络拓扑结构，能够根据实际情况进行动态的数据迁移和负载均衡，提高系统的性能和可扩展性。
二、对象存储Ceph将数据以对象的形式进行存储和管理，每个对象都有一个唯一的标识符和元数据。
对象的大小可以根据需求进行灵活设置，Ceph 能够支持从几KB到几TB不等的对象大小。
Ceph通过RADOS Gateway提供了对象存储接口，支持通过RESTful API和S3/Swift协议来访问和管理对象。
用户可以通过标准的HTTP 请求来上传、下载和删除对象，实现了与传统的文件系统和块存储的兼容性。
三、数据冗余和容错性Ceph在数据分布和存储过程中采用了冗余备份机制，确保数据的可靠性和容错性。
每个对象都会被复制到多个存储节点上，形成数据的冗余备份。
Ceph支持灵活的副本策略，用户可以根据需求设置副本的数量和位置。
Ceph通过心跳机制和故障检测算法来监测存储节点的状态，一旦发现节点故障或数据错误，系统会自动进行数据恢复和修复。
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25
Red Hat 产品堆栈
26
10
高度的自动化和可运维化
11
高度的并行化
12
存储调度的均衡性
NODE1
• 50%
• 50%
NODE3
NODE2
• 50%
13
高度的可靠性
DATA1
DATA2
DATA1
DATA2
数据多副本 副本通过失效域分隔存放
14
数据的强一致性
副本的强一致性保障
15
数据远程灾备(object only)
5
什么是“CEPH”
Ceph就是cephalopod CEPH是宠物八爪章鱼 的昵称。
6
Ceph的历史
Ceph的哲学理念： 1. 磁盘失效是正常情况 2. 在常规硬件上横向扩展 3. 一切运行在软件之上
2014
2012
2010
CEPH的开发已历10个春 秋，已经成熟！
2006 2004
7
架构组件
对象存储数据远程灾备
16
应用场景
17
Kvm虚拟机中直接使用ceph块设备
18
借助操作系统使用ceph块设备
19
Ceph与stack的结合
20
对象存储与应用的结合
21
Cache Pool加速热点数据访问速率
22
ERASURE CODED提供低成本存储
23
CEPH应用场景总结
24
RedHat CEPH客户收益
2. 硬件的异构性
3. 可靠性和容错性
4
软件定义存储的优势(Cont.)
• 运维的方便性
1. 2. 3. 4. 方便的管理 自动的容量扩展或缩减 不需要手动的数据迁移和负载均衡 与前端应用的无缝结合 低的硬件配置需求 容量和性能的线性增长 没有厂商锁定 开放标准 利旧
•
成本
1. 2. 3. 4. 5.
8
RADOS(Reliable、Autonomic，Distributed、 Object Store)
可靠性
数据多副本防止数据丢失
自动化
节点之间互相检查，自动发现并修复错误
副本复制透明完成
分布式 对象存储
客户端数据在RADOS被分割为大小相等的存储块均衡 分布在存储节点中
9
CEPH统一存储
软件定义存储解决方案
1
当前存储需求的矛盾
2
容量解决方案：软件定义的分布式存储
3
软件定义存储的优势
• 存储需求的多样性
1. 兼容POSIX标准的共享文件系统
2. 如为VM提供支持快照、克隆功能的块存储 3. 基于REST API的简单存储接口：对象存储
•
存储的易扩展性
1. PB、EB级容量的扩展