基于ceph分布式存儲架構(gòu)設(shè)計及ceph塊存儲創(chuàng)建

程旺 劉嵩巖

摘要：分布式文件系統(tǒng)是指文件系統(tǒng)管理的物理存儲資源不一定直接連接在本地節(jié)點上，而是通過計算機網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點相連。ceph是一個分布式文件系統(tǒng)，具有高擴展、高可用、高性能的特點。本文進行ceph集群存儲部署和ceph塊存儲創(chuàng)建，完成是基于ceph分布式存儲架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：分布式文件系統(tǒng);ceph;集群;塊存儲

1.Ceph基礎(chǔ)介紹

Ceph是一個可靠地、自動重均衡、自動恢復(fù)的分布式存儲系統(tǒng)，根據(jù)場景劃分可以將Ceph分為三大塊，分別是對象存儲、塊設(shè)備存儲和文件系統(tǒng)服務(wù)。在虛擬化領(lǐng)域里，比較常用到的是Ceph的塊設(shè)備存儲，比如在OpenStack項目里，Ceph的塊設(shè)備存儲可以對接OpenStack的cinder后端存儲、Glance的鏡像存儲，比較直觀的是Ceph集群可以提供一個raw格式的塊存儲來作為虛擬機實例的硬盤。

Ceph提供了RADOS、OSD、MON、RBD和Ceph FS等功能組建，但底層仍然使用RADOS存儲來支撐上層的那些組件。由于Ceph采用了CRUSH算法、HASH環(huán)等的良好方法，使得它不存在傳統(tǒng)的單點故障的問題，且隨著規(guī)模的擴大性能并不會受到影響。Ceph組件包括OSDs（存儲設(shè)備）、Monitors（集群監(jiān)控組件）、MDSs（存放文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)）、Client（ceph客戶端）組成。

2.實驗環(huán)境準(zhǔn)備

實驗準(zhǔn)備四臺KVM虛擬機，其中三臺作為存儲集群節(jié)點，另一臺作為客戶端。所有主機名及其對應(yīng)的ip地址為client（eth0：192.168.4.10），node1（eth0：192.168.4.11），node2（eth0：192.168.4.12）;node3（eth0：192.168.4.13）。實驗環(huán)境準(zhǔn)備主要包括節(jié)點yum源，所有虛擬主機均需要掛載安裝光盤，包括rhel光盤和ceph光盤;修改/etc/hosts并同步到所有主機，配置無密碼連接;配置NTP時間同步和準(zhǔn)備存儲磁盤，并且物理機上的每個虛擬機創(chuàng)建3個磁盤。

3.部署ceph集群存儲

首先進行安裝部署軟件，實驗使用node1為部署主機，通過操作部署主機來完成ceph集群的搭建，首先進行的是ceph_deploy的部署工具的安裝。Ceph_deploy工具可用于簡單、快速地部署ceph集群。它在node1管理節(jié)點上通過ssh獲取其他ceph節(jié)點的訪問權(quán)、通過sudo獲取其上的管理權(quán)限，通過底層python腳本自動化各節(jié)點上的ceph安裝進程。用ceph_deploy工具可以遠(yuǎn)程節(jié)點上安裝ceph軟件包、創(chuàng)建集群、增加監(jiān)視器、收集或忘記密鑰、增加OSD和元數(shù)據(jù)服務(wù)器、配置管理主機或拆除集群。通過執(zhí)行mkdir ceph-cluster命令為部署工具創(chuàng)建目錄，存放密鑰與配置文件。

創(chuàng)建ceph集群配置（所有節(jié)點都為mon） ，給所有節(jié)點安裝ceph軟件包;初始化所有節(jié)點的mon服務(wù)。執(zhí)行命令：[root@node1 ceph-cluster]# ceph-deploy new node1 node2 node3;[root@node1 ceph-cluster]# ceph-deploy install node1 node2 node3。

創(chuàng)建OSD，一般來說，每塊參與存儲的磁盤都需要一個 OSD 進程。所有節(jié)點準(zhǔn)備磁盤分區(qū)，然后通過node1主控制節(jié)點進行初始化清空磁盤數(shù)據(jù)，最后創(chuàng)建OSD存儲空間。主要包括：創(chuàng)建osd存儲設(shè)備，vdc為集群提供存儲空間，vdb1提供JOURNAL日志，一個存儲設(shè)備對應(yīng)一個日志設(shè)備對應(yīng)一個日志設(shè)備，日志需要SSD，不需要很大。三個存儲節(jié)點執(zhí)行（node1為例）[root@node1 ～]# ceph-deploy osd create node1：vdc：/dev/vdb1 node1：vdd：/dev/vdb2 。

通過ceph集群的部署，對集群進行驗證。執(zhí)行命令：ceph –s進行集群狀態(tài)查看。若為正常，可以看到health HEALTH_OK，說明ceph集群搭建完成。

4.Ceph塊存儲創(chuàng)建

塊存儲可以看作為是裸盤，可以通過劃分邏輯卷、做RAID、LVM等方式將它格式化，可以格式化為指定的文件系統(tǒng)，然后才能被操作系統(tǒng)訪問。塊存儲是ceph三大存儲類型終最為常用的存儲方式，Ceph的塊存儲是基于RADOS的，因此它也借助RADOS的快照、復(fù)制和一致性等特性提供了快照、克隆和備份等操作。使用ceph集群的塊存儲功能，可以實現(xiàn)：創(chuàng)建塊存儲鏡像;客戶端映射鏡像;創(chuàng)建鏡像快照等功能。Ceph塊設(shè)備也叫做RADOS塊設(shè)備。RBD（RADOS block device）驅(qū)動已經(jīng)很好的集成在Linux內(nèi)核中，支持內(nèi)部緩存從而提高性能，并且RBD具有快照、COW克隆等企業(yè)功能。Linux內(nèi)核可用直接訪問ceph塊存儲，KVM可用借助于librbd訪問。

首先創(chuàng)建鏡像。塊設(shè)備存在于存儲池中，默認(rèn)ceph集群已有一個存儲池。主要查看存儲池;在默認(rèn)池里創(chuàng)建一個名為demo-image的鏡像，鏡像可當(dāng)成遠(yuǎn)程主機的硬盤，鏡像大小為10G;指定在rbd這個池中創(chuàng)建一個名為image的鏡像;查看鏡像信息查看鏡像信息執(zhí)行[root@node1 ～]# rbd list;[root@node1 ～]# rbd info demo-image。

集群內(nèi)通過KRBD訪問使用ceph塊存儲，通過將鏡像映射為本地磁盤，執(zhí)行命令然后查看會發(fā)現(xiàn)多了一個10GB的/dev/rbd0。進行格式化操作再進行掛載。主要執(zhí)行[root@node1 ～]# rbd map demo-image;[root@node1 ～]# mkfs.xfs /dev/rbd0?？蛻舳送ㄟ^KRBD訪問，需要安裝ceph-common軟件包，讓客戶端能夠訪問集群，需要集群配置文件ceph.client?？蛻舳诵枰跈?quán)訪問集群，可以為客戶端創(chuàng)建用戶，也可用默認(rèn)創(chuàng)建的admin賬戶。最后使用ceph塊存儲設(shè)備。執(zhí)行rbd showmapped命令查看ceph塊設(shè)備信息，顯示 id pool image snap device;0 rbd image-/dev.rbd0，說明ceph塊存儲創(chuàng)建完成。

5.結(jié)語

Ceph是主流的開源分布式存儲操作系統(tǒng)，云服務(wù)商和企業(yè)用戶把它作為構(gòu)建統(tǒng)一存儲和軟件定義存儲的可信解決方案，根據(jù)ceph主要運用在塊存儲設(shè)備的部署和運用，因此本文通過設(shè)計和搭建，完成了ceph集群部署和ceph塊存儲創(chuàng)建的工作。未來，ceph憑借其優(yōu)越的性能和穩(wěn)定性，在云技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒊蔀樽顭衢T的分布式存儲系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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[2]凌升杭.基于Ceph分布式存儲系統(tǒng)的安全訪問控制設(shè)計和實現(xiàn)[D].東南大學(xué)，2016.

作者簡介：程旺（1995-），男，河南周口人，哈爾濱黑龍江大學(xué)，電子與通信工程專業(yè)2018級，碩士在讀，研究方向：嵌入式系統(tǒng);

通訊作者：劉嵩巖（1969-），男，黑龍江哈爾濱人，博士，副教授，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。