Ceph Cookbook

概念

• OSD：负责操作硬盘的程序，一个硬盘一个 OSD
• MON：管理集群状态，比较重要，可以在多个节点上各跑一个
• MGR：监测集群状态
• RGW(optional)：提供对象存储 API
• MDS(optional)：提供 CephFS

使用 Ceph 做存储的方式：

1. librados: 库
2. radosgw: 对象存储 HTTP API
3. rbd: 块存储
4. cephfs: 文件系统

认证

Ceph 客户端认证需要用户名 + 密钥。默认情况下，用户名是 client.admin，密钥路径是 /etc/ceph/ceph.用户名.keyring。ceph --user abc 表示以用户 client.abc 的身份访问集群。

用户的权限是按照服务类型决定的。可以用 ceph auth ls 显示所有的用户以及权限：

$ ceph auth ls
osd.0
        key: REDACTED
        caps: [mgr] allow profile osd
        caps: [mon] allow profile osd
        caps: [osd] allow *
client.admin
        key: REDACTED
        caps: [mds] allow *
        caps: [mgr] allow *
        caps: [mon] allow *
        caps: [osd] allow *

可以看到，osd.0 对 OSD 有所有权限，对 mgr 和 mon 都只有 osd 相关功能的权限；client.admin 有所有权限。profile 可以认为是预定义的一些权限集合。

新建用户并赋予权限：

ceph auth get-or-create client.abc mon 'allow r'

修改权限：

ceph auth caps client.abc mon 'allow rw'

获取权限：

ceph auth get client.abc

删除用户：

ceph auth print-key client.abc

OSD

管理 OSD 实际上就是管理存储数据的硬盘。

查看状态：

ceph osd stat

显示有多少个在线和离线的 OSD。

ceph osd tree

显示了存储的层级，其中 ID 非负数是实际的 OSD，负数是其他层级，例如存储池，机柜，主机等等。

CRUSH

CRUSH 是一个算法，指定了如何给 PG 分配 OSD，到什么类型的设备，确定它的 failure domain 等等。例如，如果指定 failure domain 为 host，那么它就会分配到不同 host 上的 osd，这样一个 host 挂了不至于全军覆没。类似地，还可以设定更多级别的 failure domain，例如 row，rack，chassis 等等。

OSD 可以设置它的 CRUSH Location，在 ceph.conf 中定义。

为了配置数据置放的规则，需要设置 CRUSH Rule。

列举 CRUSH Rule：

ceph osd crush rule ls
ceph osd crush rule dump

查看 CRUSH 层级：

ceph osd crush tree --show-shadow

在里面可能会看到 default~ssd，它指的意思就是只保留 default 下面的 ssd 设备。

文本形式导出 CRUSH 配置：

ceph osd getcrushmap | crushtool -d - -o crushmap
cat crushmap

可以看到 Rule 的定义，如：

# simple replicated
rule replicated_rule {
        id 0
        # a replicated rule
        type replicated
        # iterate all devices of "default"
        step take default
        # select n osd with failure domain "osd"
        # firstn: continuous
        step chooseleaf firstn 0 type osd
        step emit
}

# erasure on hdd
rule erasure-hdd {
        id 4
        # an erasure rule
        type erasure
        # try more times to find a good mapping
        step set_chooseleaf_tries 5
        step set_choose_tries 100
        # iterate hdd devices of "default", i.e. "default~hdd"
        step take default class hdd
        # select n osd with failure domain "osd"
        # indep: replace failed osd with another
        step choose indep 0 type osd
        step emit
}

# replicated on hdd
rule replicated-hdd-osd {
        id 5
        # a replicated rule
        type replicated
        # iterate hdd devices of "default", i.e. "default~hdd"
        step take default class hdd
        # select n osd with failure domain "osd"
        # firstn: continuous
        step choose firstn 0 type osd
        step emit
}

# replicated on different hosts
rule replicated-host {
        id 6
        # a replicated rule
        type replicated
        # iterate all devices of "default"
        step take default
        # select n osd with failure domain "host"
        # firstn: continuous
        step chooseleaf firstn 0 type host
        step emit
}

# replicate one on ssd, two on hdd
rule replicated-ssd-primary {
        id 7
        # a replicated rule
        type replicated

        # iterate ssd devices of "default"
        step take default class ssd
        step chooseleaf firstn 1 type host
        step emit

        # iterate hdd devices of "default"
        step take default class hdd
        step chooseleaf firstn 2 type host
        step emit
}

choose 和 chooseleaf 的区别是，前者可以 choose 到中间层级，例如先选择 host，再在 host 里面选 osd；而 chooseleaf 是直接找到 osd。所以 choose type osd 和 chooseleaf type osd 是等价的。

如果这个搜索条件比较复杂，例如找到了某一个 host，里面的 osd 个数不够，就需要重新搜。

新建一个 Replicated CRUSH Rule：

# root=default, failure domain=osd
ceph osd crush rule create-replicated xxx default osd
# root=default, failure domain=host, class=ssd
ceph osd crush rule create-replicated yyy default host ssd

如果指定了 device class，它只会在对应类型的设备上存储。

Pool

Pool 是存储池，后续的 RBD/CephFS 功能都需要指定存储池来工作。

创建存储池：

ceph osd pool create xxx
ceph osd pool create PG_NUM

为了性能考虑，可以设置 PG（Placement Group）数量。默认情况下，会创建 replicated 类型的存储池，也就是会存多份，类似 RAID1。也可以设置成 erasure 类型的存储池，类似 RAID5。

每个 Placement Group 里的数据会保存在同一组 OSD 中。数据通过 hash，会分布在不同的 PG 里。

列举所有的存储池：

ceph osd lspools

查看存储池的使用量：

rados df

存储池的 IO 状态：

ceph osd pool stats

对存储池做快照：

ceph osd mksnap xxx snap-xxx-123

PG

PG 是数据存放的组，每个对象都会放到一个 PG 里面，而 PG 会决定它保存到哪些 OSD 上（具体哪些 OSD 是由 CRUSH 决定的）。PG 数量只有一个的话，那么一个 pool 的所有数据都会存放在某几个 OSD 中，一旦这几个 OSD 都不工作了，那么整个 pool 的数据都不能访问了。PG 增多了以后，就会分布到不同的 OSD 上，并且各个 OSD 的占用也会比较均匀。

查看 PG 状态：

ceph pg dump

Auto Scale

PG 数量可以让集群自动调整：

ceph osd pool set xxx pg_autoscale_mode on

设置 autoscale 目标为每个 OSD 平均 100 个 PG：

ceph config set global mon_target_pg_per_osd 100

全局 autoscale 开关：

# Enable
ceph osd pool unset noautoscale
# Disable
ceph osd pool set unautoscale
# Read
ceph osd pool get noautoscale

查看 autoscale 状态：

ceph osd pool autoscale-status

如果没有显示，说明 autoscale 没有工作，可能的原因是，部分 pool 采用了指定 osd class 的 crush rule，例如指定了 hdd 盘，但是也有部分 pool 没有指定盘的类型，例如默认的 replicated_rule。这时候，把这些盘也设置成一个指定 osd class 的 crush rule 即可。

RBD

RBD 把 Ceph 暴露为块设备。

创建

初始化 Pool 用于 RBD：

rbd pool init xxx

为了安全性考虑，一般会为 RBD 用户创建单独的用户：

ceph auth get-or-create client.abc mon 'profile rbd' osd 'profile rbd pool=xxx' mgr 'profile rbd pool=xxx'

创建 RBD 镜像：

rbd create --size 1024 xxx/yyy

表示在 Pool xxx 上面创建了一个名字为 yyy 大小为 1024MB 的镜像。

状态

列举 Pool 里的镜像：

rbd ls
rbd ls xxx

默认的 Pool 名字是 rbd。

查看镜像信息：

rbd info yyy
rbd info xxx/yyy

扩容

修改镜像的容量：

rbd resize --size 2048 yyy
rbd resize --size 512 yyy --allow-shrink

挂载

在其他机器挂载 RBD 的时候，首先要修改 /etc/ceph 下配置，确认有用户，密钥和 MON 的地址。

然后，用 rbd 挂载设备：

rbd device map xxx/yyy --id abc

以用户 abc 的身份挂载 Pool xxx 下面的 yyy 镜像。

这时候就可以在 /dev/rbd* 或者 /dev/rbd/ 下面看到设备文件了。

显示已经挂载的设备：

rbd device list

CephFS

创建

如果配置了编排器（Orchestrator），可以直接用命令：

ceph fs volume create xxx

创建一个名为 xxx 的 CephFS。

也可以手动创建：

ceph osd pool create xxx_data0
ceph osd pool create xxx_metadata
ceph fs new xxx xxx_metadata xxx_data0

这样就创建了两个 pool，分别用于存储元数据和文件数据。一个 CephFS 需要一个 pool 保存元数据，若干个 pool 保存文件数据。

创建了 CephFS 以后，相应的 MDS 也会启动。

状态

查看 MDS 状态：

ceph mds stat

客户端配置

在挂载 CephFS 之前，首先要配置客户端。

在集群里运行 ceph config generate-minimal-conf，它会生成一个配置文件：

$ ceph config generate-minimal-conf
# minimal ceph.conf for <fsid>
[global]
        fsid = <fsid>
        mon_host = [v2:x.x.x.x:3300/0,v1:x.x.x.x:6789/0]

把内容复制到客户端的 /etc/ceph/ceph.conf。这样客户端就能找到集群的 MON 地址和 FSID。

接着，我们在集群上给客户端创建一个用户：

ceph fs authorize xxx client.abc / rw

创建一个用户 abc，对 CephFS xxx 有读写的权限。把输出保存到客户端的 /etc/ceph/ceph.client.abc.keyring 即可。

挂载

挂载：

mount -t ceph abc@.xxx=/ MOUNTPOINT
# or
mount -t ceph abc@<fsid>.xxx=/ MOUNTPOINT
# or
mount -t ceph abc@<fsid>.xxx=/ -o mon_addr=x.x.x.x:6789,secret=REDACTED MOUNTPOINT
#or
mount -t ceph abc@.xxx=/ -o mon_addr=x.x.x.x:6789/y.y.y.y:6789,secretfile=/etc/ceph/xxx.secret MOUNTPOINT
# or
mount -t ceph -o name=client.abc,secret=REDACTED,mds_namespace=xxx MON_IP:/ MOUNTPOINT

以用户 client.abc 的身份登录，挂载 CepFS xxx 下面的 / 目录到 MOUNTPOINT。它会读取 /etc/ceph 下面的配置，如果已经 ceph.conf 写了，命令行里就可以不写。

fsid 指的不是 CephFS 的 ID，实际上是集群的 ID：ceph fsid。

限额

CephFS 可以对目录进行限额：

setfattr -n ceph.quota.max_bytes -v LIMIT PATH
setfattr -n ceph.quota.max_files -v LIMIT PATH
getfattr -n ceph.quota.max_bytes PATH
getfattr -n ceph.quota.max_files PATH

限制目录大小和文件数量。LIMIT 是 0 的时候表示没有限制。

NFS

可以把 CephFS 或者 RGW 通过 NFS 的方式共享出去。

启动 NFS 服务：

ceph nfs cluster create xxx
ceph nfs cluster create xxx "host1,host2"

在主机上运行 NFS 服务器，NFS 集群的名字叫做 xxx。

查看 NFS 集群信息：

ceph nfs cluster info xxx

列举所有 NFS 集群：

ceph nfs cluster ls

NFS 导出 CephFS：

ceph nfs export create cephfs --cluster-id xxx --pseudo-path /a/b/c --fsname some-cephfs-name [--path=/d/e/f] [--client_addr y.y.y.y]

这样就导出了 CephFS 内的一个目录，客户端可以通过 NFS 挂载 /a/b/c 路径（pseudo path）来访问。可以设置客户端的 IP 访问权限。

这样在客户端就可以 mount：

mount -t nfs x.x.x.x:/a/b/c /mnt

RadosGW

RGW 提供了 S3 或者 OpenStack Swift 兼容的对象存储 API。

TODO

编排器

由于 Ceph 需要运行多个 daemon，并且都在不同的容器中运行，所以一般会跑一个系统级的编排器，用于新增和管理这些容器。

查看当前编排器：

$ ceph orch status
Backend: cephadm
Available: Yes
Paused: No

比较常见的就是 cephadm，安装的时候如果用了 cephadm，那么编排器也是它。

被编排的服务：

ceph orch ls

被编排的容器：

ceph orch ps

被编排的主机：

ceph orch host ls

添加新机器

首先，复制 /etc/ceph/ceph.pub 到新机器的 /root/.ssh/authorized_keys 中

接着，添加机器到编排器中：

ceph orch host add xxxx y.y.y.y

导出编排器配置：

ceph orch ls --export > cephadm.yaml

如果想让一些 daemon 只运行在部分主机上，可以修改：

# change
placement:
  host_pattern: '*'
# to
placement:
  host_pattern: 'xxx'

然后应用：

ceph orch apply -i cephadm.yaml

配置监控

添加监控相关的服务：

ceph orch apply node-exporter
ceph orch apply alertmanager
ceph orch apply prometheus
ceph orch apply grafana
ceph orch ps

然后就可以访问 Grafana 看到集群的状态。

单机集群

在集群只有单机的时候，由于默认 MGR 每个 host 只能有一个，所以会导致无法升级。

一种方法是在创建 cluster 的时候，传入 --single-host-defaults 参数，详见 Single host deployment

另一种方法是，动态修改 MGR 的 mgr_standby_modules 选项为 false：

1. 运行 ceph config set mgr mgr_standby_modules false

2. 创建一个 mgr.yaml 文件：

   ```yaml
   service_type: mgr
   service_name: mgr
   placement:
     hosts:
       - YOUR_HOSTNAME_HERE
     count_per_host: 2
   ```
   

3. 告诉 cephadm，让它在 YOUR_HOSTNAME_HERE 机器上部署两个 MGR：ceph orch apply -i mgr.yaml

4. 这样就成功了，可以用 ceph orch ps 确认有两个 MGR，这样就可以升级 ceph 了

更新

使用容器编排器来升级：

ceph orch upgrade start --ceph-version x.x.x
ceph orch upgrade start --image quay.io/ceph/ceph:vx.x.x

如果 docker hub 上找不到 image，就从 quay.io 拉取。

查看升级状态：

ceph orch upgrade status
ceph -s

查看 cephadm 日志：

ceph -W cephadm

参考文档

• Ceph Architecture
• Ceph User Management
• Ceph Create a Ceph File System
• mount.ceph
• Ceph CephFS Quota
• Ceph Basic Block Device Commands
• Ceph Upgrade
• Ceph CephFS & RGW Exports Over NFS
• CRUSH Maps
• CRUSH Map Edits
• ceph 架构和概念
• RedHat Object Gateway Guide

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