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Ceph 管理员手册-中文版.pdf
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更新于2023-03-03
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Ceph 独一无二地在一个统一的系统中同时提供了对象、块、和文件存储功能。它可靠性高、管理简单,并且是开源软件。 Ceph 的强大可以改变您公司的 IT 基础架构和海量数据管理能力。
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资源推荐
欢迎来到 Ceph 世界
Ceph 独一无二地在一个统一的系统中同时提供了对象、块、和文件存储功能。
CEPH 对象存储
REST 风格的接口
与 S3 和 Swift 兼容
的 API
S3 风格的子域
统一的 S3/Swift 命
名空间
用户管理
利用率跟踪
条带化对象
云解决方案集成
多站点部署
灾难恢复
Ceph 块设备
瘦接口支持
映像尺寸最大
16EB
条带化可定制
内存缓存
快照
写时复制克隆
支持内核级驱动
支持 KVM 和
libvirt
可作为云解决方案
的后端
增量备份
Ceph 文件系统
与 POSIX 兼容的语义
元数据独立于数据
动态重均衡
子目录快照
可配置的条带化
有内核驱动支持
有用户空间驱动支持
可作为 NFS/CIFS 部署
可用于 Hadoop (取代
HDFS )
详情见 Ceph 对象存储。
详情见 Ceph 块设备。
详情见 Ceph 文件系统。
它可靠性高、管理简单,并且是开源软件。 Ceph 的强大可以改变您公司的 IT
基础架构和海量数据管理能力。想试试 Ceph 的话看入门手册;想深入理解可
以看体系结构一节。
Ceph 简介
不管你是想为
云平台
提供
Ceph 对象存储
和/或
Ceph 块设备
,还是想部署一个
Ceph 文件系统
或者把 Ceph 作为他用,所有
Ceph 存储集群
的部署都始于部署
一个个
Ceph 节点
、网络和 Ceph 存储集群。 Ceph 存储集群至少需要一个
Ceph Monitor 和两个 OSD 守护进程。而运行 Ceph 文件系统客户端时,则必
须要有元数据服务器( Metadata Server )。
• Ceph OSDs:
Ceph OSD 守护进程
( Ceph OSD )的功能是存储数据,处理数据的
复制、恢复、回填、再均衡,并通过检查其他 OSD 守护进程的心跳来向 Ceph
Monitors 提供一些监控信息。当 Ceph 存储集群设定为有 2 个副本时,至少需要
2 个 OSD 守护进程,集群才能达到 active+clean 状态( Ceph 默认有 3 个副
本,但你可以调整副本数)。
• Monitors:
Ceph Monitor
维护着展示集群状态的各种图表,包括监视器图、 OSD
图、归置组( PG )图、和 CRUSH 图。 Ceph 保存着发生在 Monitors 、 OSD
和 PG 上的每一次状态变更的历史信息(称为 epoch )。
• MDSs:
Ceph 元数据服务器
( MDS )为
Ceph 文件系统
存储元数据(也就是
说,Ceph 块设备和 Ceph 对象存储不使用 MDS )。元数据服务器使得 POSIX 文
件系统的用户们,可以在不对 Ceph 存储集群造成负担的前提下,执行诸如 ls、
find 等基本命令。
Ceph 把客户端数据保存为存储池内的对象。通过使用 CRUSH 算法, Ceph 可
以计算出哪个归置组(PG)应该持有指定的对象(Object),然后进一步计算出
哪个 OSD 守护进程持有该归置组。 CRUSH 算法使得 Ceph 存储集群能够动态
地伸缩、再均衡和修复。
建议
开始把 Ceph 用于生产环境前,您应该回顾一下我们的硬件和操作系统推
荐。
• 硬件推荐
o CPU
o RAM 内存
o 数据存储
o 网络
o 故障域
o 最低硬件推荐
o 生产集群实例
• 操作系统推荐
o Ceph 依赖
o 系统平台
硬件推荐
Ceph 为普通硬件设计,这可使构建、维护 PB 级数据集群的费用相对低廉。规
划集群硬件时,需要均衡几方面的因素,包括区域失效和潜在的性能问题。硬
件规划要包含把使用 Ceph 集群的 Ceph 守护进程和其他进程恰当分布。通
常,我们推荐在一台机器上只运行一种类型的守护进程。我们推荐把使用数据
集群的进程(如 OpenStack 、 CloudStack 等)安装在别的机器上。
Tip
关于 Ceph 的高品质博客文章也值得参考,比如 Ceph Write Throughput 1 、
Ceph Write Throughput 2 、 Argonaut v. Bobtail Performance Preview 、
Bobtail Performance - I/O Scheduler Comparison 。
CPU
Ceph 元数据服务器对 CPU 敏感,它会动态地重分布它们的负载,所以你的元
数据服务器应该有足够的处理能力(如 4 核或更强悍的 CPU )。 Ceph 的
OSD 运行着
RADOS
服务、用
CRUSH
计算数据存放位置、复制数据、维护它自
己的集群运行图副本,因此 OSD 需要一定的处理能力(如双核 CPU )。监视
器只简单地维护着集群运行图的副本,因此对 CPU 不敏感;但必须考虑机器以
后是否还会运行 Ceph 监视器以外的 CPU 密集型任务。例如,如果服务器以后
要运行用于计算的虚拟机(如 OpenStack Nova ),你就要确保给 Ceph 进程
保留了足够的处理能力,所以我们推荐在其他机器上运行 CPU 密集型任务。
RAM 内存
元数据服务器和监视器必须可以尽快地提供它们的数据,所以他们应该有足够
的内存,至少每进程 1GB 。 OSD 的日常运行不需要那么多内存(如每进程
500MB )差不多了;然而在恢复期间它们占用内存比较大(如每进程每 TB 数
据需要约 1GB 内存)。通常内存越多越好。
数据存储
要谨慎地规划数据存储配置,因为其间涉及明显的成本和性能折衷。来自操作
系统的并行操作和到单个硬盘的多个守护进程并发读、写请求操作会极大地降
低性能。文件系统局限性也要考虑: btrfs 尚未稳定到可以用于生产环境的程
度,但它可以同时记日志并写入数据,而 xfs 和 ext4 却不能。
Important
因为 Ceph 发送 ACK 前必须把所有数据写入日志(至少对 xfs 和 ext4 来
说是),因此均衡日志和 OSD 性能相当重要。
硬盘驱动器
OSD 应该有足够的空间用于存储对象数据。考虑到大硬盘的每 GB 成本,我们
建议用容量大于 1TB 的硬盘。建议用 GB 数除以硬盘价格来计算每 GB 成本,
因为较大的硬盘通常会对每 GB 成本有较大影响,例如,单价为 $75 的 1TB
硬盘其每 GB 价格为 $0.07 ( $75/1024=0.0732 ),又如单价为 $150 的
3TB 硬盘其每 GB 价格为 $0.05 ( $150/3072=0.0488 ),这样使用 1TB 硬
盘会增加 40% 的每 GB 价格,它将表现为较低的经济性。另外,单个驱动器容
量越大,其对应的 OSD 所需内存就越大,特别是在重均衡、回填、恢复期间。
根据经验, 1TB 的存储空间大约需要 1GB 内存。
Tip
不顾分区而在单个硬盘上运行多个 OSD,这样不明智!
Tip
不顾分区而在运行了 OSD 的硬盘上同时运行监视器或元数据服务器也不明
智!
存储驱动器受限于寻道时间、访问时间、读写时间、还有总吞吐量,这些物理
局限性影响着整体系统性能,尤其在系统恢复期间。因此我们推荐独立的驱动
器用于安装操作系统和软件,另外每个 OSD 守护进程占用一个驱动器。大多数
“slow OSD”问题的起因都是在相同的硬盘上运行了操作系统、多个 OSD 、和
/或多个日志文件。鉴于解决性能问题的成本差不多会超过另外增加磁盘驱动
器,你应该在设计时就避免增加 OSD 存储驱动器的负担来提升性能。
Ceph 允许你在每块硬盘驱动器上运行多个 OSD ,但这会导致资源竞争并降低
总体吞吐量; Ceph 也允许把日志和对象数据存储在相同驱动器上,但这会增
加记录写日志并回应客户端的延时,因为 Ceph 必须先写入日志才会回应确认
了写动作。 btrfs 文件系统能同时写入日志数据和对象数据, xfs 和 ext4
却不能。
Ceph 最佳实践指示,你应该分别在单独的硬盘运行操作系统、 OSD 数据和
OSD 日志。
固态硬盘
一种提升性能的方法是使用固态硬盘( SSD )来降低随机访问时间和读延时,
同时增加吞吐量。 SSD 和硬盘相比每 GB 成本通常要高 10 倍以上,但访问时
间至少比硬盘快 100 倍。
SSD 没有可移动机械部件,所以不存在和硬盘一样的局限性。但 SSD 也有局限
性,评估 SSD 时,顺序读写性能很重要,在为多个 OSD 存储日志时,有着
400MB/s 顺序读写吞吐量的 SSD 其性能远高于 120MB/s 的。
Important
我们建议发掘 SSD 的用法来提升性能。然而在大量投入 SSD 前,我们强烈
建议核实 SSD 的性能指标,并在测试环境下衡量性能。
正因为 SSD 没有移动机械部件,所以它很适合 Ceph 里不需要太多存储空间的
地方。相对廉价的 SSD 很诱人,慎用!可接受的 IOPS 指标对选择用于 Ceph
的 SSD 还不够,用于日志和 SSD 时还有几个重要考量:
• 写密集语义: 记日志涉及写密集语义,所以你要确保选用的 SSD 写入性能和硬
盘相当或好于硬盘。廉价 SSD 可能在加速访问的同时引入写延时,有时候高性能
硬盘的写入速度可以和便宜 SSD 相媲美。
• 顺序写入: 在一个 SSD 上为多个 OSD 存储多个日志时也必须考虑 SSD 的顺序
写入极限,因为它们要同时处理多个 OSD 日志的写入请求。
• 分区对齐: 采用了 SSD 的一个常见问题是人们喜欢分区,却常常忽略了分区对
齐,这会导致 SSD 的数据传输速率慢很多,所以请确保分区对齐了。
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