一、ceph概念
Ceph是一种为优秀的性能、可靠性和可扩展性而设计的统一的、分布式文件系统。ceph 的统一体现在可以提供文件系统、块存储和对象存储，分布式体现在可以动态扩展。
什么是块存储/对象存储/文件系统存储？
1）对象存储：
也就是通常意义的键值存储，其接口就是简单的GET、PUT、DEL 和其他扩展，代表主要有 Swift 、S3 以及 Gluster 等；
2）块存储：
这种接口通常以 QEMU Driver 或者 Kernel Module 的方式存在，这种接口需要实现 Linux 的 Block Device 的接口或者 QEMU 提供的 Block Driver 接口，如 Sheepdog，AWS 的 EBS，青云的云硬盘和阿里云的盘古系统，还有 Ceph 的 RBD（RBD是Ceph面向块存储的接口）。在常见的存储中 DAS、SAN 提供的也是块存储；
3）文件系统存储：
通常意义是支持 POSIX 接口，它跟传统的文件系统如 Ext4 是一个类型的，但区别在于分布式存储提供了并行化的能力，如 Ceph 的 CephFS (CephFS是Ceph面向文件存储的接口)，但是有时候又会把 GlusterFS ，HDFS 这种非POSIX接口的类文件存储接口归入此类。当然 NFS、NAS也是属于文件系统存储；
特点：
（1）高性能：
a. 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。
b.考虑了容灾域的隔离，能够实现各类负载的副本放置规则，例如跨机房、机架感知等。
c. 能够支持上千个存储节点的规模，支持TB到PB级的数据。
（2）高可用性：
a. 副本数可以灵活控制。
b. 支持故障域分隔，数据强一致性。
c. 多种故障场景自动进行修复自愈。
d. 没有单点故障，自动管理。
（3）高可扩展性：
a. 去中心化。
b. 扩展灵活。
c. 随着节点增加而线性增长。
（4）特性丰富：
a. 支持三种存储接口：块存储、文件存储、对象存储。
b. 支持自定义接口，支持多种语言驱动。
二、ceph组件
（1）Monitors：监视器，维护集群状态的多种映射，同时提供认证和日志记录服务，包括有关monitor 节点端到端的信息，其中包括 Ceph 集群ID，监控主机名和IP以及端口。并且存储当前版本信息以及最新更改信息，通过 "ceph mon dump"查看 monitor map。
（2）MDS（Metadata Server）：Ceph 元数据，主要保存的是Ceph文件系统的元数据。注意：ceph的块存储和ceph对象存储都不需要MDS。
（3）OSD：即对象存储守护程序，但是它并非针对对象存储。是物理磁盘驱动器，将数据以对象的形式存储到集群中的每个节点的物理磁盘上。OSD负责存储数据、处理数据复制、恢复、回（Backfilling）、再平衡。完成存储数据的工作绝大多数是由 OSD daemon 进程实现。在构建 Ceph OSD的时候，建议采用SSD 磁盘以及xfs文件系统来格式化分区。此外OSD还对其它OSD进行心跳检测，检测结果汇报给Monitor
（4）RADOS：Reliable Autonomic Distributed Object Store。RADOS是ceph存储集群的基础。在ceph中，所有数据都以对象的形式存储，并且无论什么数据类型，RADOS对象存储都将负责保存这些对象。RADOS层可以确保数据始终保持一致。
（5）librados：librados库，为应用程度提供访问接口。同时也为块存储、对象存储、文件系统提供原生的接口。
（6）RADOSGW：网关接口，提供对象存储服务。它使用librgw和librados来实现允许应用程序与Ceph对象存储建立连接。并且提供S3 和 Swift（openstack） 兼容的RESTful API接口。
（7）RBD：块设备，它能够自动精简配置并可调整大小，而且将数据分散存储在多个OSD上。
（8）CephFS：Ceph文件系统，与POSIX兼容的文件系统，基于librados封装原生接口。
三、ceph数据存储过程
无论使用哪种存储方式（对象、块、文件系统），存储的数据都会被切分成Objects。Objects size大小可以由管理员调整，通常为2M或4M。每个对象都会有一个唯一的OID，由ino与ono生成。
ino：即是文件的File ID，用于在全局唯一标识每一个文件
ono：则是分片的编号
Ceph中的寻址至少要经历以下三次映射：
（1）File -> object映射
（2）Object -> PG映射，hash(oid) & mask -> pgid
（3）PG -> OSD映射，CRUSH算法
pool：是ceph存储数据时的逻辑分区，它起到namespace的作用。每个pool包含一定数量(可配置) 的PG。PG里的对象被映射到不同的Object上。pool是分布到整个集群的。 pool可以做故障隔离域，根据不同的用户场景不统一进行隔离。
四、ceph IO流程
1、正常IO流程
步骤：
1）client 创建cluster handler。
2）client 读取配置文件。
3）client 连接上monitor，获取集群map信息。
4）client 读写io 根据crshmap 算法请求对应的主osd数据节点。
5）主osd数据节点同时写入另外两个副本节点数据。
6）等待主节点以及另外两个副本节点写完数据状态。
7）主节点及副本节点写入状态都成功后，返回给client，io写入完成。
2、新主IO流程
新主IO流程步骤：
1）client连接monitor获取集群map信息。
2）同时新主osd1由于没有pg数据会主动上报monitor告知让osd2临时接替为主。
3）临时主osd2会把数据全量同步给新主osd1。
4）client IO读写直接连接临时主osd2进行读写。
5）osd2收到读写io，同时写入另外两副本节点。
6）等待osd2以及另外两副本写入成功。
7）osd2三份数据都写入成功返回给client, 此时client io读写完毕。
8）如果osd1数据同步完毕，临时主osd2会交出主角色。
9）osd1成为主节点，osd2变成副本。
五、ceph 命令
1、检测ceph集群状态：
ceph -s
2、查看osd状态：
ceph osd tree
3、列式pool列表
ceph osd lspools
4、创建pool
ceph osd pool create vms 1024
5、删除pool
ceph osd pool delete data #会提示确认信息（增加命令，如下） ceph osd pool delete data data --yes-i-really-really-mean-it
6、列出pool的详细信息
ceph osd dump | grep pool
六、ceph对接openstack环境
1、客户端要有cent用户（ceph的专有用户）
useradd cent && echo "123" | passwd --stdin cent echo -e 'Defaults:cent !requiretty cent ALL = (root) NOPASSWD:ALL' | tee /etc/sudoers.d/ceph chmod 440 /etc/sudoers.d/ceph
2、openstack部署ceph（安装软件包）
yum install python-rbd yum install ceph-common
3、在ceph部署节点上为openstack节点安装ceph
ceph-deploy install controller ceph-deploy admin controller
4、在openstack客户端执行授予权限的命令
sudo chmod 644 /etc/ceph/ceph.client.admin.keyring
5、在一个ceph节点上创建pool
ceph osd pool create images 1024 ceph osd pool create vms 1024 ceph osd pool create volumes 1024 ceph osd lspools
6、在ceph集群中创建glance和cinder用户，只需在一个ceph节点上操作即可
ceph auth get-or-create client.glance mon 'allow r' osd 'allow class-read object_prefix rbd_children, allow rwx pool=images' 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' nova使用cinder用户，就不单独创建了
7、拷贝ceph-ring， 只需在一个ceph节点上操作即可：
ceph auth get-or-create client.glance > /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring ceph auth get-or-create client.cinder > /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
8、更改文件的权限(所有客户端节点均执行)
chown glance:glance /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring chown cinder:cinder /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
9、更改libvirt权限（只需在nova-compute节点上操作即可，每个计算节点都做）
uuidgen 940f0485-e206-4b49-b878-dcd0cb9c70a4
cat > secret.xml <<EOF <secret ephemeral='no' private='no'> <uuid>940f0485-e206-4b49-b878-dcd0cb9c70a4</uuid> <usage type='ceph'> <name>client.cinder secret</name> </usage> </secret> EOF
将 secret.xml 拷贝到所有compute节点，并执行：：
virsh secret-define --file secret.xml ceph auth get-key client.cinder > ./client.cinder.key virsh secret-set-value --secret 940f0485-e206-4b49-b878-dcd0cb9c70a4 --base64 $(cat ./client.cinder.key)
10、配置Glance， 在所有的controller节点上做如下更改：
vim /etc/glance/glance-api.conf
[DEFAULT] default_store = rbd [glance_store] stores = rbd default_store = rbd rbd_store_pool = images rbd_store_user = glance rbd_store_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf rbd_store_chunk_size = 8
systemctl restart openstack-glance-api.service
创建image验证：
openstack image create "cirros" --file cirros-0.3.3-x86_64-disk.img.img --disk-format qcow2 --container-format bare --public rbd ls images #有输出镜像说明成功了
11、配置cinder（/etc/cinder/cinder.conf）
[DEFAULT] enabled_backends = lvm,ceph [ceph] 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 = 940f0485-e206-4b49-b878-dcd0cb9c70a4 volume_backend_name=ceph
systemctl restart openstack-cinder-api.service openstack-cinder-scheduler.service openstack-cinder-volume.service rbd ls volumes
12、配置nova（/etc/nova/nova.conf）
[libvirt] virt_type=qemu images_type = rbd images_rbd_pool = vms images_rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf rbd_user = cinder rbd_secret_uuid = 940f0485-e206-4b49-b878-dcd0cb9c70a4
systemctl restart openstack-nova-api.service openstack-nova-consoleauth.service openstack-nova-scheduler.service openstack-nova-compute.service openstack-nova-cert.service
七、ceph添加/删除osd
1、添加osd
（1）选择一个osd节点，添加好新的硬盘：
（2）显示osd节点中的硬盘，并重置新的osd硬盘：
列出节点磁盘：ceph-deploy disk list rab1 擦净节点磁盘：ceph-deploy disk zap rab1 /dev/sbd（或者）ceph-deploy disk zap rab1:/dev/vdb1
（3）准备Object Storage Daemon：
ceph-deploy osd prepare rab1:/var/lib/ceph/osd1
（4）激活Object Storage Daemon：
ceph-deploy osd activate rab1:/var/lib/ceph/osd1
2、删除osd
（1）把 OSD 踢出集群
ceph osd out osd.4
（2）在相应的节点，停止ceph-osd服务
systemctl stop ceph-osd@4.service systemctl disable ceph-osd@4.service
（3）删除 CRUSH 图的对应 OSD 条目，它就不再接收数据了
ceph osd crush remove osd.4
（4）删除 OSD 认证密钥
ceph auth del osd.4
（5）删除osd.4
ceph osd rm osd.4
3、故障硬盘更换
（1）关闭ceph集群数据迁移（osd硬盘故障，状态变为down）
for i in noout nobackfill norecover noscrub nodeep-scrub;do ceph osd set $i;done
（2）定位故障osd
ceph osd tree | grep -i down
（3）进入osd故障的节点，卸载osd挂载目录
umount /var/lib/ceph/osd/ceph-5
（4）从crush map 中移除osd
ceph osd crush remove osd.5
（5）删除故障osd的密钥
ceph auth del osd.5
（6）删除故障osd
ceph osd rm 5
（7）更换完新硬盘后，注意新硬盘的盘符，并创建osd
（8）添加新的osd（cent用户）
ceph-deploy osd create --data /dev/sdd node3
（9）待新osd添加crush map后，重新开启集群禁用标志
for i in noout nobackfill norecover noscrub nodeep-scrub;do ceph osd unset $i;done
ceph集群经过一段时间的数据迁移后，恢复active+clean状态