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更新时间：2022-01-18 20:58:19
本系列文章会深入研究 Ceph 以及 Ceph 和 OpenStack 的集成：
（1）安装和部署
（3）Ceph 物理和逻辑结构
（4）Ceph 的基础数据结构
（6）QEMU-KVM 和 Ceph RBD 的 缓存机制总结
为了深入学习 Ceph 以及 Ceph 和 OpenStack 的集成，搭建了如下的测试环境：
硬件环境：
软件环境：
从上图可见，该环境使用三个虚机作为Ceph节点，每个节点上增加两个虚拟磁盘 vda 和 vdb 作为 OSD 存储磁盘，每个节点上安装 MON，前两个节点上安装 MDS。三个节点使用物理网络进行通信。
（0）准备好三个节点 ceph{1,2,3}：安装操作系统、设置 NTP、配置 ceph1 可以通过 ssh 无密码访问其余节点（依次运行 ssh-keygen，ssh-copy-id ceph2，ssh-copy-id ceph3，修改 /etc/ssh/sshd_config 文件中的 PermitRootLogin yes 来使得 ssh 支持 root 用户）
| 节点名称 | IP 地址 | 部署进程 | 数据盘 |
| ceph1 | 192.168.1.194 | 1MON+1MDS+2OSD | /dev/vda, /dev/vdb |
| ceph2 | 192.168.1.195 | 1MON+1MDS+2OSD | /dev/vda, /dev/vdb |
| ceph3 | 192.168.1.218 | 1MON+1OSD | /dev/vda, /dev/vdb |
（1）在 ceph1 上安装 ceph-deploy，接下来会使用这个工具来部署 ceph 集群
（2）在ceph 上，运行 ceph-deploy install ceph{1,2,3} 命令在各节点上安装 ceph 软件。安装好后可以查看 ceph 版本：
root@ceph1:~# ceph -v ceph version 0.80.10 (ea6c958c38df1216bf95c927f143d8b13c4a9e70)
（3）在 ceph1 上执行以下命令创建 MON 集群
ceph-deploy new ceph{1,2,3} ceph-deploy mon create ceph{1,2,3} ceph-deploy mon create-initial
完成后查看 MON 集群状态：
root@ceph1:~# ceph mon_status {"name":"ceph1","rank":0,"state":"leader","election_epoch":16,"quorum":[0,1,2],"outside_quorum":[],"extra_probe_peers":[],"sync_provider":[],"monmap":{"epoch":1,"fsid":"4387471a-ae2b-47c4-b67e-9004860d0fd0","modified":"0.000000","created":"0.000000","mons":[{"rank":0,"name":"ceph1","addr":"192.168.1.194:6789\/0"},{"rank":1,"name":"ceph2","addr":"192.168.1.195:6789\/0"},{"rank":2,"name":"ceph3","addr":"192.168.1.218:6789\/0"}]}}
（4）在各节点上准备数据盘，只需要在 fdisk -l 命令输出中能看到数据盘即可，不需要做任何别的操作，然后在 ceph1 上执行如下命令添加 OSD
ceph-deploy --overwrite-conf osd prepare ceph1:/data/osd:/dev/vda ceph2:/data/osd:/dev/vda ceph3:/data/osd:/dev/vda ceph-deploy --overwrite-conf osd activate ceph1:/data/osd:/dev/vda ceph2:/data/osd:/dev/vda ceph3:/data/osd:/dev/vda ceph-deploy --overwrite-conf osd prepare ceph1:/data/osd2:/dev/vdb ceph2:/data/osd2:/dev/vdb ceph3:/data/osd2:/dev/vdb ceph-deploy --overwrite-conf osd activate ceph1:/data/osd2:/dev/vdb ceph2:/data/osd2:/dev/vdb ceph3:/data/osd2:/dev/vdb
该命令详细信息：
要使得多个OSD数据盘共享一个单独的 SSD 磁盘，首先要使用 fdisk 对该磁盘进行分区，比如下面的命令将 /dev/sdd 分为两个区：
Command (m for help): n Partition type: p primary (1 primary, 0 extended, 3 free) e extended Select (default p): Using default response p Partition number (1-4, default 2): Using default value 2 First sector (1026048-2097151, default 1026048): Using default value 1026048 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (1026048-2097151, default 2097151): Using default value 2097151 Command (m for help): w The partition table has been altered!
结果是：
Disk /dev/sdd: 1073 MB, 1073741824 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 130 cylinders, total 2097152 sectors Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes Disk identifier: 0x6767c86e Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sdd1 2048 1026047 512000 83 Linux /dev/sdd2 1026048 2097151 535552 83 Linux
此时，执行下面的命令来创建并激活 OSD：
ceph-deploy --overwrite-conf osd prepare ceph1:sdb:/dev/sdd1 ceph2:sdb:/dev/sdd1
ceph-deploy --overwrite-conf osd activate ceph1:sdb1:/dev/sdd1 ceph2:sdb1:/dev/sdd1 注意prepare 和 activate 两个命令参数的区别，前者是使用磁盘，后者是使用分区。
备注：看起来最上面的命令有误，需要修改，TBD。它其实是使用了 /data/osd 目录存放数据，而磁盘 /dev/vda 作为日志盘。
另外，如果是第二次安装的话，需要删除已经存在的 /dev/sdd1 这样的分区，然后再使用命令 ceph-deploy disk zap /dev/sdd 来将其数据全部删除。
完成之后，会将 osd 盘挂载到 /var/lib/ceph/osd 下面的两个目录，目录名为 ceph-<osd id>
/dev/sdc1 on /var/lib/ceph/osd/ceph-2 type xfs (rw,noatime,inode64) /dev/sdb1 on /var/lib/ceph/osd/ceph-0 type xfs (rw,noatime,inode64)
而日志盘则会在各自的 osd 目录下创建一个 link，比如 /var/lib/ceph/osd/ceph-2/journal：
lrwxrwxrwx 1 root root 9 Jun 1 18:07 journal -> /dev/sdd2
完成后查看 OSD 状态：
root@ceph1:~# ceph osd tree # id weight type name up/down reweight -1 0.1399 root default -2 0.03998 host ceph1 3 0.01999 osd.3 up 1 6 0.01999 osd.6 up 1 -3 0.05997 host ceph2 4 0.01999 osd.4 up 1 7 0.01999 osd.7 up 1 -4 0.03998 host ceph3 5 0.01999 osd.5 up 1 8 0.01999 osd.8 up 1
（5）将 Admin key 复制到其余各个节点，然后安装 MDS 集群
ceph-deploy admin ceph1 ceph2 ceph3
ceph-deploy mds create ceph1 ceph2完成后可以使用 “ceph mds” 命令来操作 MDS 集群，比如查看状态：
root@ceph1:~# ceph mds stat e13: 1/1/1 up {0=ceph1=up:active}, 1 up:standby
看起来 MDS 集群是个 active/standby 模式的集群。
至此，Ceph 集群部署完成，可以使用 ceph 命令查看集群状态：
root@ceph1:~# ceph mds stat e13: 1/1/1 up {0=ceph1=up:active}, 1 up:standby root@ceph1:~# ceph -s cluster 4387471a-ae2b-47c4-b67e-9004860d0fd0 health HEALTH_OK monmap e1: 3 mons at {ceph1=192.168.1.194:6789/0,ceph2=192.168.1.195:6789/0,ceph3=192.168.1.218:6789/0}, election epoch 16, quorum 0,1,2 ceph1,ceph2,ceph3 mdsmap e13: 1/1/1 up {0=ceph1=up:active}, 1 up:standby osdmap e76: 10 osds: 7 up, 7 in
在这过程中，失败和反复是难免的，在任何时候，可以使用如下的命令将已有的配置擦除然后从头安装：
ceph-deploy purge ceph{1,2,3}
ceph-deploy purgedata ceph{1,2,3}
ceph-deploy forgetkeys为方便起见，管理网络直接连接物理网卡；租户网络就比较麻烦一点，因为机器上只有一个物理网卡，幸亏所有的计算节点都在同一个物理服务器上，因此可以：
1. 在物理服务器上，创建一个虚拟网卡 tap0,再创建一个 linux bridge ‘mgtbr0’
tunctl -t tap0 -u root chmod 666 /dev/net/tun ifconfig tap0 0.0.0.0 promisc brctl addbr mgtbr0 brctl addif mgtbr0 tap0
2. 这是 mgtbr0 的配置脚本：
[root@rh65 ~]# cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-mgtbr0 DEVICE=mgtbr0 TYPE=Ethernet ONBOOT=yes NM_CONTROLLED=no BOOTPROTO=static IPADDR=10.0.0.100 PREFIX=24 GATEWAY=10.0.0.1 DEFROUTE=yes IPV4_FAILURE_FATAL=yes IPV6INIT=no TYPE=Bridge
3. 在网络和各计算节点上，增加一块网卡，连接到物理服务器上的 bridge。
把所有的节点连接到管理和租户网络后，在物理服务器上看到的 linux bridge 是这样子：
bridge name bridge id STP enabled interfaces br0 8000.3440b5d905ee no eth1 #物理网卡 vnet0 #controller 节点 vnet1 #network 节点 vnet2 #compute1 节点 vnet3 #compute2 节点 vnet4 #ceph1 节点 vnet5 #ceph2 节点 vnet8 #ceph3 节点 br1 8000.000000000000 no mgtbr0 8000.f29e2c075ca6 no tap0 #虚拟网卡 vnet6 #network 节点 vnet7 #compute1 节点 vnet9 #compute2 节点
参考 Installation Guide for Ubuntu 14.04 (LTS) 完成配置，没感觉到 Kilo 版本和 Juno 版本太大的不同，除了 keystone 使用 Apache web server 替代了 Keystone WSGI Server 以外（注意不能同时启动 apache2 和 keystone 服务，两者有冲突，感觉 Kilo 版本中 Identity 部分改动很大，还是存在不少问题）。
本例中，OpenStack Cinder、Glance 和 Nova 分别会将卷、镜像和虚机镜像保存到 Ceph 分布式块设备（RBD）中。
（1）在 ceph 中创建三个 pool 分别给 Cinder，Glance 和 nova 使用
ceph osd pool create volumes 64 ceph osd pool create images 64 ceph osd pool create vms 64
（2）将 ceph 的配置文件传到 ceph client 节点 （glance-api, cinder-volume, nova-compute andcinder-backup）上：
ssh controller sudo tee /etc/ceph/ceph.conf </etc/ceph/ceph.conf ssh compute1 sudo tee /etc/ceph/ceph.conf </etc/ceph/ceph.conf ssh compute2 sudo tee /etc/ceph/ceph.conf </etc/ceph/ceph.conf
（3）在各节点上安装ceph 客户端
在 glance-api 节点，安装 librbd sudo apt-get install python-rbd 在 nova-compute 和 cinder-volume 节点安装 ceph-common： sudo apt-get install ceph-common
（4）配置 cinder 和 glance 用户访问 ceph 的权限
# cinder 用户会被 cinder 和 nova 使用，需要访问三个pool
ceph auth get-or-create client.cinder mon 'allow r' osd 'allow class-read object_prefix rbd_children, allow rwx pool=volumes, allow rwx pool=vms, allow rx pool=images'
# glance 用户只会被 Glance 使用，只需要访问 images 这个 pool ceph auth get-or-create client.glance mon 'allow r' osd 'allow class-read object_prefix rbd_children, allow rwx pool=images'
（5）将 client.cinder 和 client.glance 的 keystring 文件拷贝到各节点并设置访问权限
ceph auth get-or-create client.glance | ssh controller sudo tee /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring
ssh controller sudo chown glance:glance /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring
ceph auth get-or-create client.cinder | ssh controller sudo tee /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
ssh controller sudo chown cinder:cinder /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
ceph auth get-or-create client.cinder | ssh compute1 sudo tee /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
ceph auth get-or-create client.cinder | ssh compute2 sudo tee /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
（6）在 compute1 和 compute2 节点上做 libvirt 配置
ceph auth get-key client.cinder | ssh compute1 tee client.cinder.key
cat > secret.xml <<EOF
<secret ephemeral='no' private='no'>
<uuid>e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161</uuid>
<usage type='ceph'>
<name>client.cinder secret</name>
</usage>
</secret>
EOF
sudo virsh secret-define --file secret.xml
sudo virsh secret-set-value --secret e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161 --base64 $(cat client.cinder.key) && rm client.cinder.key secret.xml
在 /etc/glance/glance-api.conf 文件中做如下修改： [DEFAULT] ... show_image_direct_url = True ... [glance_store] stores=glance.store.rbd.Store （设置为 rbd 也可以？） default_store = rbd rbd_store_pool = images rbd_store_user = glance rbd_store_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf rbd_store_chunk_size = 8
注意：如果在创建 image 时候出现 AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'Rados' 错误，则需要安装 python-rados
修改 /etc/cinder/cinder.conf： [DEFAULT] ... #volume_group = cinder-volumes volume_driver = cinder.volume.drivers.rbd.RBDDriver rbd_pool = volumes rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf rbd_flatten_volume_from_snapshot = false rbd_max_clone_depth = 5 rbd_store_chunk_size = 4 rados_connect_timeout = -1 glance_api_version = 2 rbd_user = cinder rbd_secret_uuid = e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161 ...
注意：
（1）cinder-volume 节点上的 ceph 配置文件是必须存在的，因为 cinder-volume 需要使用它来建立和 Ceph 集群的连接，不存在的话则会报错误。
cinder/volume/drivers/rbd.py 文件：
client = self.rados.Rados(rados_id=self.configuration.rbd_user, conffile=self.configuration.rbd_ceph_conf)缺失 ceph 配置文件时 cinder-volume 报错：
2016-01-02 18:23:54.127 25433 INFO cinder.volume.manager [req-d921feed-db0b-4643-b01b-13dde3da6285 - - - - -] Starting volume driver RBDDriver (1.1.0) 2016-01-02 18:23:54.162 25433 ERROR cinder.volume.manager [req-d921feed-db0b-4643-b01b-13dde3da6285 - - - - -] Error encountered during initialization of driver: RBDDriver 2016-01-02 18:23:54.163 25433 ERROR cinder.volume.manager [req-d921feed-db0b-4643-b01b-13dde3da6285 - - - - -] error calling conf_read_file: errno EINVAL
对 cinder-volume 来说，它所需要的 ceph.conf 中的信息主要是 MON 服务器的地址，以及cinder 所使用的用户的验证方式，因此需要将keystring 文件 ceph.client.cinder.keyring 放在同一个目录下面。
mon_initial_members = ceph1, ceph2, ceph3 mon_host = 9.115.251.194,9.115.251.195,9.115.251.218 auth_cluster_required = cephx auth_service_required = cephx auth_client_required = cephx filestore_xattr_use_omap = true
（2）可以支持 multi-backend 配置，在每个 backend 中使用不同的 Ceph pool，甚至使用不同的 rbd_ceph_conf 来支持多个 Ceph 集群。
在每个计算节点上的 /etc/nova/nova.conf 文件中做如下修改： [libvirt] images_type = rbd #只有在 boot disk 放在 ceph 中才需要配置这个，否则，设置为 qcow2 images_rbd_pool = vms images_rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf rbd_user = cinder rbd_secret_uuid = e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161
disk_cachemodes="network=writeback" hw_disk_discard = unmap
inject_password = false
inject_key = false
inject_partition = -2
live_migration_flag="VIR_MIGRATE_UNDEFINE_SOURCE,VIR_MIGRATE_PEER2PEER,VIR_MIGRATE_LIVE,VIR_MIGRATE_PERSIST_DEST,VIR_MIGRATE_TUNNELLED"
注意：
（1）如果只是将 ceph volume 挂接到 Nova 虚机的话，nova-compute 是不需要从 ceph 配置文件中读取 MON 服务器的信息的，因此，在计算节点上，缺失 ceph 配置文件其实是不影响将 ceph 卷挂接到 nova 虚机的。
这是因为 cinder 会将 ceph MON 地址传给nova-compute，因此，nova-compute 不需要读取 ceph 配置文件。注意这是 Havana 以后的行为，对于之前的版本，nova-compute 从 ceph 配置文件中读取 MON 信息，因此需要 ceph 配置文件。详见 ticket：Nova failed to mount a RBD volume without extra ceph.conf。做了这个改动以后，另一个好处是，向 nova 支持多个 ceph 集群提供了可能，因为使用 ceph 配置文件的话只能使用一个文件，而 cinder 中可以 使用 multi-backend 技术来支持多个 ceph 集群。
<disk type='network' device='disk'> <driver name='qemu' type='raw' cache='writeback'/> <auth username='cinder'> <secret type='ceph' uuid='e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161'/> </auth> <source protocol='rbd' name='volumes/volume-b4e9a905-d59e-46e4-aa6d-e57c90000013'> <host name='9.115.251.194' port='6789'/> <host name='9.115.251.195' port='6789'/> <host name='9.115.251.218' port='6789'/> </source> <backingStore/> <target dev='vdb' bus='virtio'/> <serial>b4e9a905-d59e-46e4-aa6d-e57c90000013</serial> <alias name='virtio-disk1'/> <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x06' function='0x0'/> </disk>
因此，如果只是需要支持将 Ceph 卷挂接到 nova 虚机的话，可以在计算节点上的 ceph 配置文件中，可以只保留 client 部分的配置信息，包括 RBD Cache 的配置以及日志配置等，这样就可以避免和具体哪一个 Ceph 集群的硬绑定。比如：
[client]
rbd cache = true
#rbd cache = false
#rbd cache writethrough until flush = true
#admin socket = /var/run/ceph/$cluster-$type.$id.$pid.$cctid.asok
log file = /var/log/ceph/qemu-guest.$pid.log
#log file = /var/lib/libvirt/qemu/qemu-guest.$pid.log
admin socket=/var/log/ceph/rbd-$pid.asok
debug rbd = 20
debug rbd = 20,
debug objectcacher=20
debug objecter=20
debug ms = 1
（2）如果用户选择将 boot disk 放在 Ceph 中的话，需要在 nova.conf 中配置 images_rbd_ceph_conf ，这是因为就像 cinder-volume 一样，nova-compute 需要使用 ceph.conf 和其它参数创建和 Ceph 的连接，然后使用 ”rbd import --pool “命令来创建 image。
这种情况下，如果没有 ceph.conf 文件的话，启动 nova-compute 服务时就会报错：
2016-01-02 22:27:30.920 25407 ERROR nova.openstack.common.threadgroup [req-9a61379c-52e9-48b7-9f7c-91c928fdaf2b - - - - -] error calling conf_read_file: errno EINVAL
因此，此时的 nova-compute 和 glance 以及 cinder-volume 的角色没什么不同，它们也需要使用相同的 ceph 配置文件。
如果你要在一个 hypervisor 上使用不同的 ceph pool 甚至不同的 ceph cluster 的话，可以在该 hypervisor 上启动多个 nova-compute 进程，具体可以参考 OpenStack Nova: 在一个hypervisor中配置多个Ceph后端。其主要的步骤是：
第一个nova-compute 进程使用的是nova-ceph1配置文件： [DEFAULT] host = compute-ceph1 [libvirt] images_rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf images_rbd_pool = vms images_type = rbd 第二个nova-compute 进程使用的是nova-ceph2配置文件： [DEFAULT] host = compute-ceph2 [libvirt] images_rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf images_rbd_pool = vms2 images_type = rbd 现在你需要执行如下命令启动你的nova进程： nova-compute --config-file /etc/nova/nova-ceph1.conf --config-file /etc/nova/nova-ceph2.conf
最后的实现效果是：
（3）nova-compute 节点上，另一个会用到 ceph 配置文件的是 qemu。它需要读取其中的 cache 配置。关于 qemu/KVM 和 RBD cache，可以阅读我的另一篇 blog：QEMU-KVM 和 Ceph RBD 的 缓存机制总结
至此，环境安装和配置完成，通过 cinder，glance 和 nova 命令创建的卷、镜像和虚机的镜像都会被保存在 Ceph 的 RBD 中。接下来的文章会深入分析其中的原理和实现。
参考文档：
http://docs.ceph.com/docs/master/rbd/rbd-openstack/
Ceph 官方的一个测试环境：（来源：http://ceph.com/category/performance-2/）
本文转自SammyLiu博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/sammyliu/p/4804037.html，如需转载请自行联系原作者