存储系统——Ceph

最新推荐文章于 2025-01-13 13:45:40 发布

袁慕求玲

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文章标签： ceph

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/luhuiling852/article/details/135653517

版权

OSD（Object Storage Daemon，守护进程 ceph-osd）

PG（Placement Group 归置组）

Pool

Pool中数据保存方式支持两种类型：

Pool、PG 和 OSD 的关系：

Monitor（守护进程 ceph-mon）

Manager（守护进程 ceph-mgr）

MDS（Metadata Server，守护进程 ceph-mds）

Ceph 数据的存储过程

Ceph 版本发行生命周期

Ceph 集群部署

基于 ceph-deploy 部署 Ceph 集群

资源池 Pool 管理

存储基础

单机存储设备

DAS（直接附加存储，是直接接到计算机的主板总线上去的存储），IDE、SATA、SCSI、SAS、USB 接口的磁盘，所谓接口就是一种存储设备驱动下的磁盘设备，提供块级别的存储
NAS（网络附加存储，是通过网络附加到当前主机文件系统之上的存储），NFS、CIFS、FTP，文件系统级别的存储，本身就是一个做好的文件系统，通过nfs接口在用户空间输出后，客户端基于内核模块与远程主机进行网络通信，把它转为好像本地文件系统一样来使用，这种存储服务是没办法对它再一次格式化创建文件系统块的
SAN（存储区域网络），SCSI协议（只是用来传输数据的存取操作，物理层使用SCSI线缆来传输）、FCSAN（物理层使用光纤来传输）、iSCSI（物理层使用以太网来传输），也是一种网络存储，但不同之处在于SAN提供给客户端主机使用的接口是块级别的存储

单机存储的问题

存储处理能力不足。传统的IDE的IO值是100次/秒，SATA固态磁盘500次/秒，固态硬盘达到2000-4000次/秒。即使磁盘的IO能力再大数十倍，也不够抗住网站访问高峰期数十万、数百万甚至上亿用户的同时访问，这同时还要受到主机网络IO能力的限制。
存储空间能力不足。单块磁盘的容量再大，也无法满足用户的正常访问所需的数据容量限制。
单点故障问题。单机存储数据存在单点故障问题。

分布式存储（软件定义的存储 SDS）

Ceph、TFS、FastDFS、MooseFS（MFS）、HDFS、GlusterFS（GFS），存储机制会把数据分散存储到多个节点上，具有高扩展性、高性能、高可用性等优点。

分布式存储的类型

块存储（例如硬盘，一般是一个存储被一个服务器挂载使用，适用于容器或虚拟机存储卷分配、日志存储、文件存储），就是一个裸设备，用于提供没有被组织过的存储空间，底层以分块的方式来存储数据。
文件存储（例如NFS，解决块存储无法共享问题，可以一个存储被多个服务器同时挂载，适用于目录结构的存储、日志存储），是一种数据的组织存放接口，一般是建立在块级别的存储结构之上，以文件形式来存储数据，而文件的元数据和实际数据是分开存储的。
对象存储（例如OSS，一个存储可以被多服务同时访问，具备块存储的高速读写能力，也具备文件存储共享的特性，适用图片存储、视频存储），基于API接口提供的文件存储，每一个文件都是一个对象，且文件大小各不相同的，文件的元数据和实际数据是存放在一起的。

Ceph 概述

Ceph使用C++语言开发，是一个开放、自我修复和自我管理的开源分布式存储系统。具有高扩展性、高性能、高可靠性的优点。Ceph目前已得到众多云计算厂商的支持并被广泛应用。RedHat及OpenStack，Kubernetes都可与Ceph整合以支持虚拟机镜像的后端存储。粗略估计，我国70%—80%的云平台都将Ceph作为底层的存储平台，由此可见Ceph俨然成为了开源云平台的标配。目前国内使用Ceph搭建分布式存储系统较为成功的企业有华为、阿里、中兴、华三、浪潮、中国移动、网易、乐视、360、星辰天合存储、杉岩数据等。

Ceph 优势

高扩展性：去中心化，支持使用普通X86服务器，支持上千个存储节点的规模，支持TB到EB级的扩展。
高可靠性：没有单点故障，多数据副本，自动管理，自动修复。
高性能：摒弃了传统的集中式存储元数据寻址的方案，采用 CRUSH 算法，数据分布均衡，并行度高。
功能强大：Ceph是个大一统的存储系统，集块存储接口（RBD）、文件存储接口（CephFS）、对象存储接口（RadosGW）于一身，因而适用于不同的应用场景。

Ceph 架构

自下向上，可以将Ceph系统分为四个层次:

RADOS 基础存储系统

（Reliab1e，Autonomic，Distributed object store，即可靠的、自动化的、分布式的对象存储）
RADOS是Ceph最底层的功能模块，是一个无限可扩容的对象存储服务，能将文件拆解成无数个对象（碎片）存放在硬盘中，大大提高了数据的稳定性。它主要由OSD和Monitor两个组件组成，OSD和Monitor都可以部署在多台服务器中，这就是ceph分布式的由来，高扩展性的由来。

LIBRADOS 基础库

Librados提供了与RADOS进行交互的方式，并向上层应用提供Ceph服务的API接口，因此上层的RBD、RGW和CephFS都是通过Librados访问的，目前提供PHP、Ruby、Java、Python、Go、C和C++支持，以便直接基于RADOS（而不是整个Ceph）进行客户端应用开发。

高层应用接口

包括了三个部分

对象存储接口 RGW（RADOS Gateway）：网关接口，基于Librados开发的对象存储系统，提供S3和Swift兼容的RESTful API接口。
块存储接口 RBD（Reliable Block Device）：基于Librados提供块设备接口，主要用于Host/VM。
文件存储接口 CephFS（Ceph File System）：Ceph文件系统，提供了一个符合POSIX标准的文件系统，它使用Ceph存储集群在文件系统上存储用户数据。基于Librados提供的分布式文件系统接口。

应用层

基于高层接口或者基础库Librados开发出来的各种APP，或者Host、VM等诸多客户端。

Ceph 核心组件

Ceph是一个对象式存储系统，它把每一个待管理的数据流（如文件等数据）切分为一到多个固定大小（默认4兆）的对象数据（Object），并以其为原子单元（原子是构成元素的最小单元）完成数据的读写。

OSD（Object Storage Daemon，守护进程 ceph-osd）

负责物理存储的进程，一般配置成和磁盘一一对应，一块磁盘启动一个OSD进程。主要功能是存储数据、复制数据、平衡数据、恢复数据，以及与其它OSD间进行心跳检查，负责响应客户端请求返回具体数据的进程等。通常至少需要3个OSD来实现冗余和高可用性。

OSD 存储后端

OSD 有两种方式管理它们存储的数据。在 Luminous 12.2.z 及以后的发行版中，默认（也是推荐的）后端是 BlueStore。在 Luminous 发布之前，默认是 FileStore，也是唯一的选项。

Filestore

FileStore是在Ceph中存储对象的一个遗留方法。它依赖于一个标准文件系统（只能是XFS)，并结合一个键/值数据库（传统上是LevelDB，现在BlueStore是RocksDB），用于保存和管理元数据。
FileStore经过了良好的测试，在生产中得到了广泛的应用。然而，由于它的总体设计和对传统文件系统的依赖，使得它在性能上存在许多不足。