ceph的架构和概念学习
一、ceph的架构和术语
不管你是想为云平台提供Ceph 对象存储（RGW）和/或 Ceph 块设备（RBD），还是想部署一个 Ceph 文件系统（CephFS）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 ）：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）。（一个OSD对应一个物理磁盘，client的rw最终都会去osd执行）
- 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。
http://docs.ceph.org.cn/architecture/ ceph的体系结构
1、PG （Placement Grouops）：
PG是一个逻辑概念，它在数据寻址时类似于数据库中的索引：每个对象都会固定映射进一个PG中，所以当我们要寻找一个对象时，只需要先找到对象所属的PG，然后遍历这个PG就可以了，无需遍历所有对象。而且在数据迁移时，也是以PG作为基本单位进行迁移，ceph不会直接操作对象。一个PG包含多个OSD，引入PG这一层其实是为了更好的分配数据和定位数据。
2、cephfs 文件系统 = 元数据 + 数据：
元数据（metadata）：即目录和文件。元数据记录数据的属性，文件的存储位置、文件的大小和存储时间等，负责资源查找、文件记录、存储位置记录、访问授权等
数据（data）：文件里的数据和内容。
Object：Ceph最底层的存储单元是Object对象，每个Object包含元数据和原始数据。
一个 Ceph 文件系统需要至少两个 RADOS 存储池，一个用于数据、一个用于元数据。配置这些存储池时需考虑：
- 为元数据存储池设置较高的副本水平，因为此存储池丢失任何数据都会导致整个文件系统失效。
- 为元数据存储池分配低延时存储器（像 SSD ），因为它会直接影响到客户端的操作延时。
cephfs文件系统里的数据(文件内容)和元数据（目录，文件）最后都以对象（object）文件的形式保存在osd上。
3、pg、pool、osd三者的关系：
一个Pool里有很多PG， 一个PG里包含一堆对象；一个对象只能属于一个PG； PG有主从之分，一个PG分布在不同的OSD上（针对三副本类型）
4、ceph的网络：
网络配置对构建高性能 Ceph 存储集群来说相当重要。 Ceph 存储集群不会代表 Ceph 客户端执行请求路由或调度，相反， Ceph 客户端（如块设备、 CephFS 、 REST 网关）直接向 OSD 请求，然后OSD为客户端执行数据复制，也就是说复制和其它因素会额外增加集群网的负载。
建议用两个网络运营 Ceph 存储集群：一个公共网（前端）和一个集群网（后端）。为此，各节点得配备多个网卡。
运营两个独立网络的考量主要有：
- 性能： OSD 为客户端处理数据复制，复制多份时 OSD 间的网络负载势必会影响到客户端和 Ceph 集群的通讯，包括延时增加、产生性能问题；恢复和重均衡也会显著增加公共网延时。
- 安全： 大多数人都是良民，很少的一撮人喜欢折腾拒绝服务攻击（ DoS ）。当 OSD 间的流量失控时，归置组再也不能达到 active + clean 状态，这样用户就不能读写数据了。挫败此类攻击的一种好方法是维护一个完全独立的集群网，使之不能直连互联网；另外，请考虑用消息签名防止欺骗攻击。
公共网络（public network）：
[global]
...
public network = {public-network/netmask}
集群网络（cluster network）：
如果你声明了集群网， OSD 将把心跳、对象复制和恢复流量路由到集群网，与单个网络相比这会提升性能。要配置集群网，把下列选项加进配置文件的 [global] 段。
[global]
...
cluster network = {cluster-network/netmask}
为安全起见，从公共网或互联网到集群网应该是不可达的。
公共网或集群网配置了多个 IP 地址及子网掩码，在各自的网络内子网必须能互通。
5、ceph-mgr（Ceph Manager Daemon）
ceph 官方开发了 ceph-mgr，该组件的主要作用是分担和扩展monitor的部分功能，减轻monitor的负担，用于 收集ceph集群状态、运行指标，比如存储利用率、当前性能指标和系统负载。 对外提供 ceph dashboard（ceph ui）和 resetful api。Manager组件开启高可用时，至少2个实现高可用性。
ceph-mgr是由C/C++、python以及Cpython等共同编写完成的，mgr的实现使用了大量的Extending Python with C or C++的语法。 将ceph的部分C/C++实现的接口python化（即以前只能通过调用c/c++接口发送msg获取比如osdmap、monmap等集群状态，现通过mgr可以很方便地拿到。同时，ceph-mgr支持用户自定义的plugin（插件纯python开发，特别方便），用以实现特殊功能。
eph-mgr的官方plugins包括：
Dashboard（WEB界面的管理）、 Restful API（API方式获取ceph信息，应该与之前的ceph-rest-api功能一致）、 Zabbix、Prometheus、Influx（这三个实现了ceph的数据收集、监控等功能）
6、基础存储系统 RADOS(Reliable Autonomic Object Store，可靠、自动、分布式对象存储)：
RADOS是ceph存储集群的基础，这一层本身就是一个完整的对象存储系统，而RADOS 就负责存储这些对象，而不考虑它们的数据类型。Ceph的高可靠、高可扩展、高性能、高自动化等等特性本质上也都是由这一层所提供的，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，确保了数据一致性和可靠性。RADOS系统主要由两部分组成，分别是OSD和Monitor。
7、基础库LIBRADOS：
LIBRADOS基于RADOS之上，简化访问RADOS的一种方法，它允许应用程序通过访问该库来与RADOS系统进行交互，支持多种编程语言，比如C、C++、Python等。它提供了Ceph 存储集群的一个本地接口RADOS ，并且是其他服务(如RBD 、RGW) 的基础，以及为CephFS 提供POSIX 接口。librados API 支持直接访问RADOS ，使得开发者能够创建自己的接口来访问Ceph 集群存储。
8、对象
RGW中的对象存储和Ceph 的后端存储的对象（object）区分：
第一个对象面向用户，是用户接口能访问到的对象；第二个对象是ceph 服务端操作的对象
eg：使用RGW接口，存放一个1G的文件，在用户接口看到的就是存放了一个对象（1）；而后通过RGW 分片成多个对象（2）后最终存储到磁盘上；
二、ceph块设备（RBD）
Ceph块设备，对外提供块存储。可以像磁盘一样被映射、格式化已经挂载到服务器上，支持snapshot(快照)及增量备份。
三、cephfs文件系统
Ceph元数据服务器，跟踪文件层次结构并存储只供CephFS使用的元数据。Ceph块设备和RADOS网关不需要元数据。MDS不直接给client提供数据服务。
https://www.pianshen.com/article/99391037623/ cephfs 的数据与元数据组织形式
http://docs.ceph.org.cn/cephfs/createfs/
http://docs.ceph.org.cn/cephfs/createfs/ 创建 Ceph 文件系统并挂载
四、Ceph 对象存储Object Gateway（RGW）
Ceph对象网关，提供了一个兼容S3和Swift的restful API接口。RGW还支持多租户和Openstack的keyston身份验证服务。
Ceph Object Gateway是对象存储接口，构建在librados之上，为应用提供restful类型的网关。其支持两种接口：
-
S3-compatible API：兼容AWS S3 Restful接口；
-
Swift-compaible API：兼容Openstack Swift接口。
有待补充
http://docs.ceph.org.cn/man/8/ceph-deploy/ CEPH-DEPLOY – CEPH 部署工具
http://docs.ceph.org.cn/rados/operations/operating/
