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Jimmy Song 2022-04-07 10:51:55 +08:00
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# Ceph的简要介绍
本文参考翻译自[这篇文章](https://www.stratoscale.com/blog/storage/introduction-to-ceph/)的部分内容。
# Ceph
本文将向你简要介绍开源的分布式对象存储 Ceph。
Ceph是一个开源的分布式对象，块和文件存储。该项目诞生于2003年，是塞奇·韦伊的博士论文的结果，然后在2006年在LGPL 2.1许可证发布。Ceph已经与Linux内核KVM集成，并且默认包含在许多GNU / Linux发行版中。
Ceph 是一个开源的分布式对象，块和文件存储。该项目诞生于 2003 年，是塞奇・韦伊的博士论文的结果，然后在 2006 年在 LGPL 2.1 许可证发布。Ceph 已经与 Linux 内核 KVM 集成，并且默认包含在许多 GNU / Linux 发行版中。
## 介绍
当前的工作负载和基础设施需要不同的数据访问方法（对象，块，文件），Ceph支持所有这些方法。它旨在具有可扩展性，并且没有单点故障。它是一款开源软件，可以在生产环境，通用硬件上运行。
RADOS （可靠的自动分布式对象存储）是Ceph的核心组件。RADOS对象和当今流行的对象之间存在着重要的区别，例如Amazon S3，OpenStack Swift或Ceph的RADOS对象网关提供的对象。从2005年到2010年，对象存储设备（OSD）成为一个流行的概念。这些OSD提供了强大的一致性，提供不同的接口，并且每个对象通常驻留在单个设备上。
当前的工作负载和基础设施需要不同的数据访问方法（对象，块，文件），Ceph 支持所有这些方法。它旨在具有可扩展性，并且没有单点故障。它是一款开源软件，可以在生产环境，通用硬件上运行。
在RADOS中有几种操作对象的方法：
* 在用C，C ++，Java，PHP和Python编写的应用程序中使用客户端库（librados）
* 使用命令行工具'rados'
* 使用与S3（Amazon）和Swift（OpenStack）兼容的现有API
RADOS （可靠的自动分布式对象存储）是 Ceph 的核心组件。RADOS 对象和当今流行的对象之间存在着重要的区别，例如 Amazon S3，OpenStack Swift 或 Ceph 的 RADOS 对象网关提供的对象。从 2005 年到 2010 年，对象存储设备（OSD）成为一个流行的概念。这些 OSD 提供了强大的一致性，提供不同的接口，并且每个对象通常驻留在单个设备上。
RADOS是一个由Ceph节点组成的集群。有两种类型的节点：
* Ceph存储设备节点
* Ceph监控节点
在 RADOS 中有几种操作对象的方法：
每个Ceph存储设备节点运行一个或多个Ceph OSD守护进程，每个磁盘设备一个。OSD是一个Linux进程（守护进程），可处理与其分配的磁盘（HDD或SSD）相关的所有操作。所述OSD守护程序访问本地文件系统来存储数据和元数据，而不是直接与磁盘通信。Ceph常用的文件系统是XFS，btrfs和ext4。每个OSD还需要一个日志，用于对RADOS对象进行原子更新。日志可能驻留在单独的磁盘上（通常是SSD以提高性能），但同一个磁盘可以被同一节点上的多个OSD使用。
- 在用 C，C ++，Java，PHP 和 Python 编写的应用程序中使用客户端库（librados）
- 使用命令行工具 'rados'
- 使用与 S3（Amazon）和 Swift（OpenStack）兼容的现有 API
该Ceph的监控节点上运行的单个Ceph的监控守护。Ceph Monitor守护程序维护集群映射的主副本。虽然Ceph集群可以与单个监控节点一起工作，但需要更多设备来确保高可用性。建议使用三个或更多Ceph Monitor节点，因为它们使用法定数量来维护集群映射。需要大多数Monitor来确认仲裁数，因此建议使用奇数个Monitor。例如，3个或4个Monitor都可以防止单个故障，而5个Monitor可以防止两个故障。
RADOS 是一个由 Ceph 节点组成的集群。有两种类型的节点：
Ceph OSD守护进程和Ceph客户端可以感知群集，因此每个Ceph OSD守护进程都可以直接与其他Ceph OSD守护进程和Ceph监视器进行通信。此外，Ceph客户端可直接与Ceph OSD守护进程通信以读取和写入数据。
- Ceph 存储设备节点
- Ceph 监控节点
Ceph对象网关守护进程（radosgw） 提供了两个API：
* API与Amazon S3 RESTful AP的子集兼容
* API与OpenStack Swift API的子集兼容
每个 Ceph 存储设备节点运行一个或多个 Ceph OSD 守护进程，每个磁盘设备一个。OSD 是一个 Linux 进程（守护进程），可处理与其分配的磁盘（HDD 或 SSD）相关的所有操作。所述 OSD 守护程序访问本地文件系统来存储数据和元数据，而不是直接与磁盘通信。Ceph 常用的文件系统是 XFS，btrfs 和 ext4。每个 OSD 还需要一个日志，用于对 RADOS 对象进行原子更新。日志可能驻留在单独的磁盘上（通常是 SSD 以提高性能），但同一个磁盘可以被同一节点上的多个 OSD 使用。
如果RADOS和radosgw为客户提供对象存储服务，那么Ceph如何被用作块和文件存储？
该 Ceph 的监控节点上运行的单个 Ceph 的监控守护。Ceph Monitor 守护程序维护集群映射的主副本。虽然 Ceph 集群可以与单个监控节点一起工作，但需要更多设备来确保高可用性。建议使用三个或更多 Ceph Monitor 节点，因为它们使用法定数量来维护集群映射。需要大多数 Monitor 来确认仲裁数，因此建议使用奇数个 Monitor。例如，3 个或 4 个 Monitor 都可以防止单个故障，而 5 个 Monitor 可以防止两个故障。
Ceph中的分布式块存储（Ceph RDB）实现为对象存储顶部的薄层。Ceph RADOS块设备（RBD）存储分布在群集中多个Ceph OSD上的数据。RBD利用RADOS功能，如快照，复制和一致性。RBD使用Linux内核模块或librbd库与RADOS通信。此外，KVM管理程序可以利用librbd允许虚拟机访问Ceph卷。
Ceph OSD 守护进程和 Ceph 客户端可以感知群集，因此每个 Ceph OSD 守护进程都可以直接与其他 Ceph OSD 守护进程和 Ceph 监视器进行通信。此外，Ceph 客户端可直接与 Ceph OSD 守护进程通信以读取和写入数据。
Ceph文件系统（CephFS）是一个符合POSIX的文件系统，使用Ceph集群来存储其数据。所述Ceph的文件系统要求Ceph的集群中的至少一个Ceph的元数据服务器（MDS）。MDS处理所有文件操作，例如文件和目录列表，属性，所有权等。MDS利用RADOS对象来存储文件系统数据和属性。它可以水平扩展，因此您可以将更多的Ceph元数据服务器添加到您的群集中，以支持更多的文件系统操作客户端。
Ceph 对象网关守护进程（radosgw） 提供了两个 API：
## Kubernetes和Ceph
Kubernetes支持Ceph的块存储（Ceph RBD）和文件存储（CephFS）作为Kubernetes的持久存储后端。Kubernetes自带Ceph RBD的internal provisioner，可以配置动态提供，如果要使用CephFS作为动态存储提供，需要安装外置的provisioner。
- API 与 Amazon S3 RESTful AP 的子集兼容
- API 与 OpenStack Swift API 的子集兼容
与Ceph相关的Kubernetes StorageClass的[官方文档介绍](https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/storage-classes/)
如果 RADOS 和 radosgw 为客户提供对象存储服务，那么 Ceph 如何被用作块和文件存储？
| Volume Plugin | Internal Provisioner| Config Example |
| :--- | :---: | :---: |
| AWSElasticBlockStore | ✓ | AWS |
| AzureFile | ✓ | Azure File |
| AzureDisk | ✓ | Azure Disk |
| CephFS | - | - |
| Cinder | ✓ | OpenStack Cinder |
| FC | - | - |
| FlexVolume | - | - |
| Flocker | ✓ | - |
| GCEPersistentDisk | ✓ | GCE |
| Glusterfs | ✓ | Glusterfs |
| iSCSI | - | - |
| PhotonPersistentDisk | ✓ | - |
| Quobyte | ✓ | Quobyte |
| NFS | - | - |
| RBD | ✓ | Ceph RBD |
| VsphereVolume | ✓ | vSphere |
| PortworxVolume | ✓ | Portworx Volume |
| ScaleIO | ✓ | ScaleIO |
| StorageOS | ✓ | StorageOS |
| Local | - | Local |
Ceph 中的分布式块存储（Ceph RDB）实现为对象存储顶部的薄层。Ceph RADOS 块设备（RBD）存储分布在群集中多个 Ceph OSD 上的数据。RBD 利用 RADOS 功能，如快照，复制和一致性。RBD 使用 Linux 内核模块或 librbd 库与 RADOS 通信。此外，KVM 管理程序可以利用 librbd 允许虚拟机访问 Ceph 卷。
后续文档将介绍Kubernetes如何与Ceph RDB 和 CephFS集成。
Ceph 文件系统（CephFS）是一个符合 POSIX 的文件系统，使用 Ceph 集群来存储其数据。所述 Ceph 的文件系统要求 Ceph 的集群中的至少一个 Ceph 的元数据服务器（MDS）。MDS 处理所有文件操作，例如文件和目录列表，属性，所有权等。MDS 利用 RADOS 对象来存储文件系统数据和属性。它可以水平扩展，因此您可以将更多的 Ceph 元数据服务器添加到您的群集中，以支持更多的文件系统操作客户端。
## Kubernetes 和 Ceph
Kubernetes 支持 Ceph 的块存储（Ceph RBD）和文件存储（CephFS）作为 Kubernetes 的持久存储后端。Kubernetes 自带 Ceph RBD 的 internal provisioner，可以配置动态提供，如果要使用 CephFS 作为动态存储提供，需要安装外置的 provisioner。
请参考与 Ceph 相关的 Kubernetes StorageClass 的[官方文档介绍](https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/storage-classes/)。
| Volume Plugin | Internal Provisioner | Config Example |
| :------------------- | :------------------: | :--------------: |
| AWSElasticBlockStore | ✓ | AWS |
| AzureFile | ✓ | Azure File |
| AzureDisk | ✓ | Azure Disk |
| CephFS | - | - |
| Cinder | ✓ | OpenStack Cinder |
| FC | - | - |
| FlexVolume | - | - |
| Flocker | ✓ | - |
| GCEPersistentDisk | ✓ | GCE |
| Glusterfs | ✓ | Glusterfs |
| iSCSI | - | - |
| PhotonPersistentDisk | ✓ | - |
| Quobyte | ✓ | Quobyte |
| NFS | - | - |
| RBD | ✓ | Ceph RBD |
| VsphereVolume | ✓ | vSphere |
| PortworxVolume | ✓ | Portworx Volume |
| ScaleIO | ✓ | ScaleIO |
| StorageOS | ✓ | StorageOS |
| Local | - | Local |
后续章节将介绍 Kubernetes 如何与 Ceph RDB 和 CephFS 集成。