Ceph持久化存储为k8s应用提供存储方案（3）

一、CephFs介绍
二、CephFS架构
三、配置CephFS MDS
1、创建一个Ceph文件系统
1.1、以kernel client 形式挂载CephFS
1.2、以FUSE client 形式挂载CephFS
四、MDS主备与主主切换
1、配置主主模式
2、还原单主MDS

一、CephFs介绍

Ceph File System (CephFS) 是与 POSIX 标准兼容的文件系统, 能够提供对 Ceph 存储集群上的文件访问. Jewel 版本 (10.2.0) 是第一个包含稳定 CephFS 的 Ceph 版本. CephFS 需要至少一个元数据服务器 (Metadata Server - MDS) daemon (ceph-mds) 运行, MDS daemon 管理着与存储在 CephFS 上的文件相关的元数据, 并且协调着对 Ceph 存储系统的访问。

说在前面的话，cephfs其实是为用户提供的一个文件系统，把ceph这个软件把里面的空间，模拟一个文件系统的格式来提供服务，它有posix标准的文件系统的接口能够为ceph集群存储文件，能够提供访问，目前在大多数公司用cephfs也是比较少的，也是由于性能原因，但是也有一些场景也会用到。

对象存储的成本比起普通的文件存储还是较高，需要购买专门的对象存储软件以及大容量硬盘。如果对数据量要求不是海量，只是为了做文件共享的时候，直接用文件存储的形式好了，性价比高。

二、CephFS 架构

底层是核心集群所依赖的, 包括:
OSDs (ceph-osd): CephFS 的数据和元数据就存储在 OSDs 上
MDS (ceph-mds): Metadata Servers, 管理着 CephFS 的元数据
Mons (ceph-mon): Monitors 管理着集群 Map 的主副本

因为这个map里面维护着很多数据的信息索引，所有的数据都要从mons中map里获取去osd里找这个数据，其实获取这个数据的流程大概都是一样的，只不过它存在的是不同的库，不同的map

Ceph 存储集群的协议层是 Ceph 原生的 librados 库, 与核心集群交互.
CephFS 库层包括 CephFS 库 libcephfs, 工作在 librados 的顶层, 代表着 Ceph文件系统.最上层是能够访问 Ceph文件系统的两类客户端，由于有这个libcephfs这个库，cephfs才能对外提供服务，因为底层是不能提供服务的，都得通过它这个第三方的lib库才能去提供访问，

元数据：文件的名字和属性信息叫元数据，和数据是隔离开的

CephFs的数据是怎么访问的？
首先客户端通过RPC协议到达MDS，从MDS获取到元数据的信息，客户端与RADOS获取文件的一个IO操作，那么有了这两份信息，用户就能得到了想要的那份文件，MDS和RADOS之间通过journal metadate,这个Journal是记录文件写入日志的，这个也是存放到OSD当中的，MDS和rados之间也是由交互的，因为所有最终的数据都会存到rados当中

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三、配置 CephFS MDS

要使用 CephFS， 至少就需要一个 metadata server 进程。可以手动创建一个 MDS， 也可以使用 ceph-deploy 或者 ceph-ansible 来部署 MDS。
登录到ceph-deploy工作目录执行
hostname指定ceph集群的主机名
#ceph-deploy mds create $hostname

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四、部署Ceph文件系统

部署一个 CephFS, 步骤如下:
在一个 Mon 节点上创建 Ceph文件系统.
若使用 CephX 认证,需要创建一个访问 CephFS 的客户端

挂载 CephFS 到一个专用的节点.
以 kernel client 形式挂载 CephFS
以 FUSE client 形式挂载 CephFS

1、创建一个 Ceph 文件系统
1、首先要创建两个pool，一个是cephfs-data，一个是cephfs-metadate，分别存储文件数据和文件元数据，这个pg也可以设置小一点，这个根据OSD去配置

#ceph osd pool create cephfs-data 256 256
#ceph osd pool create cephfs-metadata 64 64

查看已经创建成功

[root@cephnode01 my-cluster]# ceph osd lspools
1 .rgw.root
2 default.rgw.control
3 default.rgw.meta
4 default.rgw.log
5 rbd
6 cephfs-data
7 cephfs-metadata

关于ceph的日志，可以在/var/log/ceph下可以查看到相关信息

[root@cephnode01 my-cluster]# tail -f /var/log/ceph/ceph
ceph.audit.log                  ceph.log                        ceph-mgr.cephnode01.log         ceph-osd.0.log
ceph-client.rgw.cephnode01.log  ceph-mds.cephnode01.log         ceph-mon.cephnode01.log         ceph-volume.log

注：一般 metadata pool 可以从相对较少的 PGs 启动, 之后可以根据需要增加 PGs. 因为 metadata pool 存储着 CephFS文件的元数据, 为了保证安全, 最好有较多的副本数. 为了能有较低的延迟, 可以考虑将 metadata 存储在 SSDs 上.
2、创建一个 CephFS, 名字为 cephfs:需要指定两个创建的pool的名字

#ceph fs new cephfs cephfs-metadata cephfs-data
new fs with metadata pool 7 and data pool 6

3、验证至少有一个 MDS 已经进入 Active 状态，也就是活跃
另外可以看到两个备用的是cephnode01,和cephnode03

#ceph fs status cephfs
cephfs - 0 clients

+------+--------+------------+---------------+-------+-------+
| Rank | State  |    MDS     |    Activity   |  dns  |  inos |
+------+--------+------------+---------------+-------+-------+
|  0   | active | cephnode02 | Reqs:    0 /s |   10  |   13  |
+------+--------+------------+---------------+-------+-------+
+-----------------+----------+-------+-------+
|       Pool      |   type   |  used | avail |
+-----------------+----------+-------+-------+
| cephfs-metadata | metadata | 1536k | 17.0G |
|   cephfs-data   |   data   |    0  | 17.0G |
+-----------------+----------+-------+-------+
+-------------+
| Standby MDS |
+-------------+
|  cephnode01 |
|  cephnode03 |
+-------------+
MDS version: ceph version 14.2.7 (3d58626ebeec02d8385a4cefb92c6cbc3a45bfe8) nautilus (stable)

4、在 Monitor 上, 创建一个叫client.cephfs的用户，用于访问CephFs

#ceph auth get-or-create client.cephfs mon 'allow r' mds 'allow rw' osd 'allow rw pool=cephfs-data, allow rw pool=cephfs-metadata'
这里会生成一个key,用户需要拿这个key去访问
[client.cephfs]
    key = AQA5IV5eNCwMGRAAy4dIZ8+ISfBcwZegFTYD6Q==

查看权限列表，有哪些用户创建了权限

[root@cephnode01 my-cluster]# ceph auth list
client.cephfs
    key: AQA5IV5eNCwMGRAAy4dIZ8+ISfBcwZegFTYD6Q==
    caps: [mds] allow rw
    caps: [mon] allow r
    caps: [osd] allow rw pool=cephfs-data, allow rw pool=cephfs-metadata
client.rgw.cephnode01
    key: AQBOAl5eGVL/HBAAYH93c4wPiBlD7YhuPY0u7Q==
    caps: [mon] allow rw
    caps: [osd] allow r

5、验证key是否生效

#ceph auth get client.cephfs
可以看到这个用户是拥有访问cephfs的读写权限的
exported keyring for client.cephfs
[client.cephfs]
    key = AQA5IV5eNCwMGRAAy4dIZ8+ISfBcwZegFTYD6Q==
    caps mds = "allow rw"
    caps mon = "allow r"
    caps osd = "allow rw pool=cephfs-data, allow rw pool=cephfs-metadata"

6、检查CephFs和mds状态

#ceph -s   查看集群已经增加mds配置
  cluster:
    id:     75aade75-8a3a-47d5-ae44-ec3a84394033
    health: HEALTH_OK

  services:
    mon: 3 daemons, quorum cephnode01,cephnode02,cephnode03 (age 2h)
    mgr: cephnode01(active, since 2h), standbys: cephnode02, cephnode03
    mds: cephfs:1 {0=cephnode02=up:active} 2 up:standby
    osd: 3 osds: 3 up (since 2h), 3 in (since 2h)
    rgw: 1 daemon active (cephnode01)

  data:
    pools:   7 pools, 96 pgs
    objects: 263 objects, 29 MiB
    usage:   3.1 GiB used, 54 GiB / 57 GiB avail
    pgs:     96 active+clean

#ceph mds stat
这里显示1个是active状态，2个备用状态
cephfs:1 {0=cephnode02=up:active} 2 up:standby

#ceph fs ls
这里有两个pool
name: cephfs, metadata pool: cephfs-metadata, data pools: [cephfs-data ]
#ceph fs status

1.1 以 kernel client 形式挂载 CephFS

这里使用其他的机器进行挂载，这里是是以prometheus主机挂载，不过这个在哪挂载都可以，kernel主要联系系统内核，和系统内核进行做相互，用这种方式进行挂载文件系统
1、创建挂载目录 cephfs
#mkdir /cephfs

2、挂载目录，这里写集群ceph节点的地址，后面跟创建用户访问集群的key

#mount -t ceph 192.168.1.10:6789,192.168.1.11:6789,192.168.1.12:6789:/ /cephfs/ -o name=cephfs,secret=AQDHjeddHlktJhAAxDClZh9mvBxRea5EI2xD9w==

3、自动挂载
#echo "mon1:6789,mon2:6789,mon3:6789:/ /cephfs ceph name=cephfs,secretfile=/etc/ceph/cephfs.key,_netdev,noatime 0 0" | sudo tee -a /etc/fstab

4、验证是否挂载成功

#stat -f /cephfs
  文件："/cephfs"
    ID：4f32eedbe607030e 文件名长度：255     类型：ceph
块大小：4194304    基本块大小：4194304
    块：总计：4357       空闲：4357       可用：4357
Inodes: 总计：0          空闲：-1

1.2 以 FUSE client 形式挂载 CephFS

1、安装ceph-common，安装好可以使用rbd,ceph相关命令
这里还是使用我们的内网yum源来安装这些依赖包

yum -y install epel-release
yum install -y ceph-common

2、安装ceph-fuse，ceph的客户端工具，也就是用ceph的方式把这个文件系统挂上
yum install -y ceph-fuse

3、将集群的ceph.conf拷贝到客户端

scp [email protected]:/etc/ceph/ceph.conf /etc/ceph/
chmod 644 /etc/ceph/ceph.conf

4、使用 ceph-fuse 挂载 CephFS
如果是在其他主机挂载的话，需要这个使用cephfs的key,这个是刚才我们创建好的
直接拿这台服务器上用就可以

[root@prometheus ~]# more /etc/ceph/ceph.client.cephfs.keyring 
exported keyring for client.cephfs
[client.cephfs]
    key = AQA5IV5eNCwMGRAAy4dIZ8+ISfBcwZegFTYD6Q==
    caps mds = "allow rw"
    caps mon = "allow r"
    caps osd = "allow rw pool=cephfs-data, allow rw pool=cephfs-metadata"

#ceph-fuse --keyring /etc/ceph/ceph.client.cephfs.keyring --name client.cephfs -m 192.168.1.10:6789,192.168.1.11:6789,192.168.1.12:6789 /cephfs/

5、验证 CephFS 已经成功挂载

#df -h
ceph-fuse                          18G     0   18G    0% /cephfs

#stat -f /cephfs
  文件："/cephfs/"
    ID：0        文件名长度：255     类型：fuseblk
块大小：4194304    基本块大小：4194304
    块：总计：4357       空闲：4357       可用：4357
Inodes: 总计：1          空闲：0

6、自动挂载

#echo "none /cephfs fuse.ceph ceph.id=cephfs[,ceph.conf=/etc/ceph/ceph.conf],_netdev,defaults 0 0"| sudo tee -a /etc/fstab
或
#echo "id=cephfs,conf=/etc/ceph/ceph.conf /mnt/ceph2 fuse.ceph _netdev,defaults 0 0"| sudo tee -a /etc/fstab

7、卸载
#fusermount -u /cephfs

五、MDS主备与主主切换

1、配置主主模式
当cephfs的性能出现在MDS上时，就应该配置多个活动的MDS。通常是多个客户机应用程序并行的执行大量元数据操作，并且它们分别有自己单独的工作目录。这种情况下很适合使用多主MDS模式。
配置MDS多主模式
每个cephfs文件系统都有一个max_mds设置，可以理解为它将控制创建多少个主MDS。注意只有当实际的MDS个数大于或等于max_mds设置的值时，mdx_mds设置才会生效。例如，如果只有一个MDS守护进程在运行，并且max_mds被设置为两个，则不会创建第二个主MDS。

添加设置max_mds 2，也就是成2个activity,1个standby，称为主主备模式

#ceph fs set cephfs max_mds 2

[root@cephnode01 ceph]# ceph fs status
cephfs - 1 clients

+------+--------+------------+---------------+-------+-------+
| Rank | State  |    MDS     |    Activity   |  dns  |  inos |
+------+--------+------------+---------------+-------+-------+
|  0   | active | cephnode02 | Reqs:    0 /s |   11  |   14  |
|  1   | active | cephnode01 | Reqs:    0 /s |   10  |   13  |
+------+--------+------------+---------------+-------+-------+
+-----------------+----------+-------+-------+
|       Pool      |   type   |  used | avail |
+-----------------+----------+-------+-------+
| cephfs-metadata | metadata | 2688k | 16.8G |
|   cephfs-data   |   data   |  521M | 16.8G |
+-----------------+----------+-------+-------+
+-------------+
| Standby MDS |
+-------------+
|  cephnode03 |
+-------------+

也就是当你cephfs用的多的话，数据量大的话，就会出现性能的问题，也就是当配置多个avtive的mds的时候会遇到系统瓶颈，这个时候就需要配置主主模式，把这个数据做一个类似的负载均衡，多主的话也就是这些主会同时提供服务

# 1.3、配置备用MDS
即使有多个活动的MDS，如果其中一个MDS出现故障，仍然需要备用守护进程来接管。因此，对于高可用性系统，实际配置max_mds时，最好比系统中MDS的总数少一个。
但如果你确信你的MDS不会出现故障，可以通过以下设置来通知ceph不需要备用MDS，否则会出现insufficient standby daemons available告警信息：
#ceph fs set <fs> standby_count_wanted 0

2、还原单主MDS

2.1、设置max_mds
要是还原的话，直接设置为max_mds 1也就是一个activity两个standby

#ceph fs set max_mds 1
[root@cephnode01 ceph]# ceph fs status
cephfs - 1 clients
======
+------+--------+------------+---------------+-------+-------+
| Rank | State  |    MDS     |    Activity   |  dns  |  inos |
+------+--------+------------+---------------+-------+-------+
|  0   | active | cephnode02 | Reqs:    0 /s |   11  |   14  |
+------+--------+------------+---------------+-------+-------+
+-----------------+----------+-------+-------+
|       Pool      |   type   |  used | avail |
+-----------------+----------+-------+-------+
| cephfs-metadata | metadata | 2688k | 16.8G |
|   cephfs-data   |   data   |  521M | 16.8G |
+-----------------+----------+-------+-------+
+-------------+
| Standby MDS |
+-------------+
|  cephnode03 |
|  cephnode01 |
+-------------+

如果想在客户端去执行相关的ceph命令的话，需要安装ceph-common以及ceph-fuse客户端工具将这个ceph.client.admin.keyring以及ceph.conf文件拷到相应的客户端也可以执行ceph命令了

[root@cephnode01 ceph]# scp ceph.client.admin.keyring [email protected]:/etc/ceph
[email protected]'s password: 
ceph.client.admin.keyring 
[root@prometheus ceph]# ceph -s
  cluster:
    id:     75aade75-8a3a-47d5-ae44-ec3a84394033
    health: HEALTH_OK

  services:
    mon: 3 daemons, quorum cephnode01,cephnode02,cephnode03 (age 4h)
    mgr: cephnode01(active, since 4h), standbys: cephnode02, cephnode03
    mds: cephfs:2 {0=cephnode02=up:active,1=cephnode03=up:active} 1 up:standby
    osd: 3 osds: 3 up (since 4h), 3 in (since 4h)
    rgw: 1 daemon active (cephnode01)

  data:
    pools:   7 pools, 96 pgs
    objects: 345 objects, 203 MiB
    usage:   3.6 GiB used, 53 GiB / 57 GiB avail
    pgs:     96 active+clean