RBD与Cephfs

1. RBD

rbd是Rados Block Device的简称，是ceph集群中常用的存储类型，rbd是通过linux内核模块或librbd库与osd之间完成交互，一般只有在为物理主机提供设备的时候才会使用内核rbd模块，虚拟机一般使用librbd库，当rbd使用基于内核模块驱动时，可以使用linux自带的页缓存来提高性能，当使用librbd库时，使用rbd缓存来提高性能。

1. RBD特性

支持完整和增量快照
自动精简置备
写时复制
动态调整大小
内存内缓存

rbd工作流程：

创建一个pool，创建rbd设备并挂载
用户写入数据，ceph对数据切块，每个块的大小默认为4M，每个块的名字时object+序号
将每个object通过hash算法分配给对应的pg
pg根据crush算法会寻找3个osd，把这个object保存在这3个osd上
osd实际把硬盘格式化成xfs文件系统，object存储在这个文件系统就相当于存储了一个文件 rbd0.object1.file

2. 创建rbd池并使用

2.1 创建rbd

[root@ceph01 ~]# ceph osd pool create rbd
pool 'rbd' created
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool application enable rbd rbd
enabled application 'rbd' on pool 'rbd'
# 执行初始化rbd池
[root@ceph01 ~]# rbd pool init rbd

2.2 创建用户

[root@ceph01 ~]# ceph auth get-or-create client.rbd mon 'profile rbd' osd ' profile rbd' 
[client.rbd]
	key = AQBYmVJmdzLLEBAAAuxze+16sFzNAUsTontr8Q==
[root@ceph01 ~]# ceph auth get client.rbd > ceph.client.rbd.keyring
exported keyring for client.rbd

这里的权限就是给的profile rbd 意思就是这个用户只能对rbd进行操作，当然，是所有的rbd，如果想指定特定的rbd可以 ,allow rw pool=xxx这样就是操作特定池的rbd

2.3 下发用户key与ceph.conf

[root@ceph01 ~]# scp ceph.client.rbd.keyring /etc/ceph/ceph.conf 10.104.45.244:/etc/ceph/

2.4 客户端查看pool

来到客户端

[root@client ~]# ceph osd pool ls --name client.rbd --keyring /etc/ceph/ceph.client.rbd.keyring
device_health_metrics
test_pool
test02
rbd

权限正常

2.5 创建rbd块

这一步操作也可以在客户端上执行

[root@ceph01 ~]# rbd create rbd/test --name client.rbd --size 5G --image-format 2 --image
-feature layering

查看rbd块

[root@ceph01 ~]# rados -p rbd ls --name client.rbd
rbd_header.fd7dc75c9ce3
rbd_id.test
rbd_directory
rbd_info

目前我们看到的rbd块里面有4个对象，后期往里面写入文件的时候这里面的对象会越来越多

2.6 映射rbd并挂载

在客户端操作

# 1. 加载rbd模块
[root@client ~]# modprobe rbd
# 2. 让rbd模块开机自动加载
[root@client ~]# echo "rbd" >> /etc/modules-load.d/rbd.conf

先看一下块设备

[root@client ~]# fdisk -l
Disk /dev/sda: 50 GiB, 53687091200 bytes, 104857600 sectors
Disk model: Virtual disk    
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: A41913C9-11D3-4136-9C7A-4FF37D0A02D0

Device       Start       End   Sectors  Size Type
/dev/sda1     2048   1230847   1228800  600M EFI System
/dev/sda2  1230848   3327999   2097152    1G Linux filesystem
/dev/sda3  3328000 104855551 101527552 48.4G Linux LVM


Disk /dev/mapper/openeuler-root: 44.48 GiB, 47760539648 bytes, 93282304 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes


Disk /dev/mapper/openeuler-swap: 3.93 GiB, 4219469824 bytes, 8241152 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

目前机器上只有一个sda，并且是50G的

# 3. 映射rbd
[root@client ~]# rbd map --name client.rbd rbd/test
/dev/rbd0
# 4. 查看rbd
[root@client ~]# fdisk -l |grep /dev/rbd0
Disk /dev/rbd0: 5 GiB, 5368709120 bytes, 10485760 sectors
# 5. 格式化块设备
[root@client ~]# mkfs.xfs /dev/rbd0 
meta-data=/dev/rbd0              isize=512    agcount=8, agsize=163840 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=1, sparse=1, rmapbt=0
         =                       reflink=1    bigtime=0 inobtcount=0
data     =                       bsize=4096   blocks=1310720, imaxpct=25
         =                       sunit=16     swidth=16 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0, ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=16 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
Discarding blocks...Done.
# 6. 挂载使用
[root@client ~]# mkdir /rbd
[root@client ~]# mount /dev/rbd0 /rbd/
[root@client ~]# echo 111 > /rbd/test

2.7 开机自动映射

这个地方是开机自动映射，并不是自动挂载，因为在挂载之前如果没有映射的话本地是没有这块磁盘的，所以也不存在能够挂载

# 1. 编写配置文件
[root@client ~]# vim /etc/ceph/rbdmap
#poolname/imagename     id=client,keyring=/etc/ceph/ceph.client.keyring
rbd/test                id=rbd
# 2. 开机自启动服务
[root@client ~]# systemctl enable --now rbdmap
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/rbdmap.service → /usr/lib/systemd/system/rbdmap.service.
# 3. 开机自动挂载
[root@client ~]# tail -1 /etc/fstab 
/dev/rbd0	/rbd	xfs	defaults,_netdev 0 0

这里的id=rbd是用户名是rbd，并不是pool的名字

2.8 rbd create参数

--name：指定用哪个用户创建
--size：指定创建的块大小
--image-format：指定镜像文件格式，有1和2，1已经被废弃
--image-feature：指定镜像文件的特性，可以指定多个
--stripe-unit：指定rbd存储池中最小文件块的大小，不得小于4k，不得大于32M，默认4M
--stripe-count：如果指定了stripe-unit，则这个也需要指定，其表示一个数据可以并行写入到多少个数据块中，默认为1

Name	描述	ID
layering	支持分层快照特性，用于快照及写时复制，可以对image创建快照并保护，然后从快照克隆出新的image，父子image之间采用COW技术，共享对象数据	1
striping	支持条带化v2，类似于raid0，只不过ceph环境中的数据被分散到不同的对象中，可改善顺序读写场景较多情况的性能	2
exclusive-lock	支持独占锁，限制一个镜像只能被一个客户端使用	4
object-map	支持对象映射(依赖exclusive-lock)，加速数据导入导出及已用空间统计等，此特性开启的时候，会记录image所有对象的一个位图，用于标记对象是否真的存在，在一些场景下可以加速IO	8
fast-diff	加速计算镜像与快照快照数据差异对比(依赖object-map)	16
deep-flatten	支持快照扁平化操作，用于快照管理时解决快照依赖关系等	32
journaling	修改数据是否记录日志，该特性可以通过记录日志回复数据(依赖独占锁)，开启此特性会增加系统IO使用	64
data-pool	EC data pool support	128

在创建时，指定多个rbd特性

[root@ceph01 ~]# rbd create rbd/test --name client.rbd --size 5G --image-format 2 --image
-feature layering,exclusive-lock,object-map

也可以直接指定默认的特性，可以直接使用id，如果我想要 layering+deep-flatten，那么id就是1+32=33

[root@ceph01 ~]# ceph config set client rbd_default_features 33
[root@ceph01 ~]# rbd create rbd/test01 --size 1G
[root@ceph01 ~]# rbd info rbd/test01
rbd image 'test01':
	size 1 GiB in 256 objects
	order 22 (4 MiB objects)
	snapshot_count: 0
	id: fdb9d96db2f9
	block_name_prefix: rbd_data.fdb9d96db2f9
	format: 2
	features: layering, deep-flatten
	op_features: 
	flags:
	create_timestamp: Sun May 26 11:37:08 2024
	access_timestamp: Sun May 26 11:37:08 2024
	modify_timestamp: Sun May 26 11:37:08 2024

看，这样设置默认之后创建出来的rbd就都是layering, deep-flatten 这两个特性了

2.9 rbd映射基本操作

# 查看已映射设备
[root@client ~]# rbd showmapped
id  pool  namespace  image  snap  device   
0   rbd              test   -     /dev/rbd0
# 取消映射，必须先取消挂载
[root@client ~]# umount /rbd 
[root@client ~]# rbd unmap rbd/test

3. 块设备操作

3.1 调整rbd大小

# 调大
[root@ceph01 ~]# rbd resize rbd/test --size 10G
Resizing image: 100% complete...done.
# 调小，慎重操作
[root@ceph01 ~]# rbd resize rbd/test --size 8G --allow-shrink
Resizing image: 100% complete...done.
[root@client ~]# fdisk -l |grep rbd
Disk /dev/rbd0: 8 GiB, 8589934592 bytes, 16777216 sectors

3.2 复制块设备

[root@ceph01 ~]# rbd ls rbd
test
test01
[root@ceph01 ~]# rbd cp rbd/test01 rbd/copy01
Image copy: 100% complete...done.

3.3 移动到其他pool

移动到其他的池也就是将rbd复制到其他的池里去

# 创建一个池
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool ls
device_health_metrics
test_pool
test02
rbd
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool create mv_rbd 
pool 'mv_rbd' created
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool application enable mv_rbd rbd
enabled application 'rbd' on pool 'mv_rbd'
[root@ceph01 ~]# rbd pool init mv_rbd

# 将copy01移动到 mv_rbd
[root@ceph01 ~]# rbd cp rbd/copy01 mv_rbd/mv_copy
Image copy: 100% complete...done.

当客户端挂载了一个rbd(已经格式化完成的)，并且想挂载这个rbd复制过来的另一个rbd时，这时候系统是会报错的，原因是因为这两个rbd是完全一样的，系统识别是有点问题的，想要挂载的话必须取消之前的rbd映射，也就是说同一时间只能挂载一个，不管你是挂载的复制的还是被复制的，这俩只能有一个存在于系统上

4. rbd快照管理

4.1 创建快照

[root@ceph01 ~]# rbd snap create rbd/test@snapshot01
Creating snap: 100% complete...done.
[root@ceph01 ~]# rbd snap ls rbd/test
SNAPID  NAME        SIZE   PROTECTED  TIMESTAMP               
     4  snapshot01  8 GiB             Sun May 26 12:34:03 2024

4.2 回滚快照

# 到客户端删除rbd上的所有文件
[root@client ~]# cd /rbd/
[root@client rbd]# ls
test
[root@client rbd]# rm test -f

# 卸载rbd
[root@client ~]# umount /rbd
# 回滚
[root@client ~]# rbd snap rollback rbd/test@snapshot01 --name client.rbd
Rolling back to snapshot: 100% complete...done
# 重新挂载查看文件
[root@client ~]# mount -a
[root@client ~]# cd /rbd/
[root@client rbd]# ls
test

4.3 保护快照

开启了这个功能之后快照无法被删除

[root@ceph01 ~]# rbd snap protect rbd/test@snapshot01
[root@ceph01 ~]# rbd info rbd/test@snapshot01
rbd image 'test':
	size 8 GiB in 2048 objects
	order 22 (4 MiB objects)
	snapshot_count: 1
	id: fd7dc75c9ce3
	block_name_prefix: rbd_data.fd7dc75c9ce3
	format: 2
	features: layering
	op_features: 
	flags: 
	create_timestamp: Sun May 26 10:22:11 2024
	access_timestamp: Sun May 26 10:22:11 2024
	modify_timestamp: Sun May 26 10:22:11 2024
	protected: True

4.4 删除快照

[root@ceph01 ~]# rbd snap rm rbd/test@snapshot01
Removing snap: 0% complete...failed.
rbd: snapshot 'snapshot01' is protected from removal.
2024-05-26T12:44:29.788+0800 7fa5126fc1c0 -1 librbd::Operations: snapshot is protected

现在是删不掉的，因为被保护了，我们需要取消保护

[root@ceph01 ~]# rbd snap unprotect rbd/test@snapshot01
[root@ceph01 ~]# rbd snap rm rbd/test@snapshot01
Removing snap: 100% complete...done.

4.5 克隆快照

克隆之前需要对被克隆的快照进行保护，原因是因为克隆出来的新快照是完全依赖于原先的快照的，如果原先的快照被删除，那么克隆出来的快照也将无法使用

# 先创建一个快照
[root@ceph01 ~]# rbd snap create rbd/test@snapshot01
Creating snap: 100% complete...done.
# 保护快照
[root@ceph01 ~]# rbd snap protect rbd/test@snapshot01
# 克隆新快照
[root@ceph01 ~]# rbd  clone rbd/test@snapshot01 rbd/clone_snap
[root@ceph01 ~]# rbd ls rbd/
clone_snap
copy01
test
test01

查看信息

[root@ceph01 ~]# rbd info rbd/clone_snap
rbd image 'clone_snap':
	size 8 GiB in 2048 objects
	order 22 (4 MiB objects)
	snapshot_count: 0
	id: fe76c24b54cf
	block_name_prefix: rbd_data.fe76c24b54cf
	format: 2
	features: layering
	op_features: 
	flags: 
	create_timestamp: Sun May 26 12:51:40 2024
	access_timestamp: Sun May 26 12:51:40 2024
	modify_timestamp: Sun May 26 12:51:40 2024
	parent: rbd/test@snapshot01
	overlap: 8 GiB

注意对比这个克隆出来的与其他的差异，这个rbd他有一个

parent: rbd/test@snapshot01，也就是说他是基于这个的，如果这个快照被删除那么这个克隆出来的也将无法使用，前面提到了

如果说我我就要让他独立存在呢？不受其他快照的影响，可以做到吗？是可以的

# 合并父镜像/快照拉平
[root@ceph01 ~]# rbd flatten rbd/clone_snap
Image flatten: 100% complete...done.
[root@ceph01 ~]# rbd info rbd/clone_snap
rbd image 'clone_snap':
	size 8 GiB in 2048 objects
	order 22 (4 MiB objects)
	snapshot_count: 0
	id: fe76c24b54cf
	block_name_prefix: rbd_data.fe76c24b54cf
	format: 2
	features: layering
	op_features: 
	flags: 
	create_timestamp: Sun May 26 12:51:40 2024
	access_timestamp: Sun May 26 12:51:40 2024
	modify_timestamp: Sun May 26 12:51:40 2024

这个时候再去看，他就没有parent这个条目了，也就是说他可以独立存在了

4.6 客户端配置rbd缓存

[root@client rbd]# vim /etc/ceph/ceph.conf
# 加入下列这些配置
[clienti.rbd]
rbd_cache = true
rbd_cache_size = 33554432 # 32M
rbd_cache_max_dirty = 25165824
rbd_cache_target_dirty = 16777216
rbd_cache_max_dirty_age = 1
rbd_cache_writethrough_until_flush = true

rbd缓存：开启之后想往磁盘写数据会先内存，然后再从内存里写入到磁盘，加速写入速度，开启之后也会面临风险，因为数据是先到内存，万一断电那么就会丢失32M数据，因为缓存大小是32M

2. CephFS

cephfs提供就是一个文件系统，不像rbd一样需要自己格式化

文件系统(cephfs)与块存储(rbd)不同的是，块存储只需要一个存储池就可以，而文件系统需要2个存储池，一个用来存放元数据，存放元数据的存储池需要有一个mds来读取。一个用来存放数据

1. mds是什么

mds：matadata server

文件系统需要存放元数据和数据，但是存储池里面存储的是对象，并不是元数据，那么需要使用文件系统的话就必须具备将对象转换成元素据的能力，这个就是mds的活，也就是转换元素据的，他还能够充当元数据的缓存，他的内存是可以缓存一部分元数据的。

2. 创建文件系统

2.1 创建2个存储池

# 1. 创建2个存储池 data_cephfs,metadata_cephfs
# 存储池名字可以随便起
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool create cephfs_data
pool 'cephfs_data' created
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool create cephfs_metadata
pool 'cephfs_metadata' created
# 2. 绑定文件系统类型
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool application enable cephfs_metadata cephfs
enabled application 'cephfs' on pool 'cephfs_metadata'
[root@ceph01 ~]# ceph osd pool application enable cephfs_data cephfs
enabled application 'cephfs' on pool 'cephfs_data'

2.2 创建cephfs

# 先指定元数据池，再指定数据池
[root@ceph01 ~]# ceph fs new mycephfs cephfs_metadata cephfs_data
new fs with metadata pool 13 and data pool 12

2.3 创建mds

如果不创建mds的话集群过一会的健康状态就会变成 HEALTH_ERR

[root@ceph01 ~]# ceph orch apply mds mycephfs --placement="3"
Scheduled mds.mycephfs update...

2.4 查看文件系统信息

[root@ceph01 ~]# ceph fs dump
e8
enable_multiple, ever_enabled_multiple: 1,1
default compat: compat={},rocompat={},incompat={1=base v0.20,2=client writeable ranges,3=default file layouts on dirs,4=dir inode in separate object,5=mds uses versioned encoding,6=dirfrag is stored in omap,8=no anchor table,9=file layout v2,10=snaprealm v2}
legacy client fscid: 1
 
Filesystem 'mycephfs' (1)
fs_name	mycephfs
epoch	5
flags	12
created	2024-05-26T06:36:24.540439+0000
modified	2024-05-26T06:38:54.292138+0000
tableserver	0
root	0
session_timeout	60
session_autoclose	300
max_file_size	1099511627776
required_client_features	{}
last_failure	0
last_failure_osd_epoch	0
compat	compat={},rocompat={},incompat={1=base v0.20,2=client writeable ranges,3=default file layouts on dirs,4=dir inode in separate object,5=mds uses versioned encoding,6=dirfrag is stored in omap,7=mds uses inline data,8=no anchor table,9=file layout v2,10=snaprealm v2}
max_mds	1
in	0
up	{0=65215}
failed	
damaged	
stopped	
data_pools	[12]
metadata_pool	13
inline_data	disabled
balancer	
standby_count_wanted	1
[mds.mycephfs.ceph03.hgvfpj{0:65215} state up:active seq 2 join_fscid=1 addr [v2:10.104.45.243:6824/75731152,v1:10.104.45.243:6825/75731152] compat {c=[1],r=[1],i=[7ff]}]
 
 
Standby daemons:
 
[mds.mycephfs.ceph02.dhucfo{-1:65221} state up:standby seq 1 join_fscid=1 addr [v2:10.104.45.241:6826/3559035759,v1:10.104.45.241:6827/3559035759] compat {c=[1],r=[1],i=[7ff]}]
[mds.mycephfs.ceph01.fkwkdc{-1:65469} state up:standby seq 1 join_fscid=1 addr [v2:192.168.101.10:6824/2486210203,v1:192.168.101.10:6825/2486210203] compat {c=[1],r=[1],i=[7ff]}]
dumped fsmap epoch 8

2.5 创建用户，并发放keyring

[root@ceph01 ~]# ceph auth get-or-create client.cephfs mon 'allow r' mds 'allow *' osd 'allow rw pool=cephfs_metadata,allow rw pool=cephfs_data' -o ceph.client.cephfs.keyring
[root@ceph01 ~]# scp ceph.client.cephfs.keyring 10.104.45.244:/etc/ceph/

Authorized users only. All activities may be monitored and reported.
root@10.104.45.244's password: 
ceph.client.cephfs.keyring                             100%   64   120.7KB/s   00:00

2.6 客户端执行挂载

挂载有2种方式

1. 基于ceph-fuse的方式
1. 基于系统内核的方式（推荐这种）

# 需要安装ceph客户端，如果不安装mount -t ceph 会报错没有这个类型

# 1. 将用户密钥保存到一个文件。 只要密钥，其他任何东西都不用写
[root@client ~]# cat /etc/ceph/ceph.client.cephfs.keyring 
[client.cephfs]
	key = AQAP2lJm1BGICRAAblGZADS8xWfDsWl2keqzQw==
[root@client ~]# echo "AQAP2lJm1BGICRAAblGZADS8xWfDsWl2keqzQw==" > cephfs.key
[root@client ~]# mkdir /cephfs
[root@client ~]# mount -t ceph -o name=cephfs,secretfile=./cephfs.key  192.168.101.10,192.168.101.20,192.168.101.30:/ /cephfs

2.7 永久挂载

[root@client ~]# vim /etc/fstab
192.168.101.10,192.168.101.20,192.168.101.30:/ /cephfs ceph defaults,_netdev,name=cephfs,secretfile=/etc/ceph/cephfs.key

2.8 权限补充

刚刚我们所给的权限是可以直接挂载cephfs的根目录的，如果我们只想给这个用户挂载根目录下的某个目录，那么就需要做进一步的权限控制了

[root@ceph01 ~]# ceph fs authorize mycephfs client.user01 /nas rwps
[client.user01]
	key = AQCz4FJmZc+JAxAAtPPefz1dXPnwfoHH4LUXPw==

这里的mycephfs就是这个用户可以操作的文件系统名， /nas 就是它能够挂载的目录权限是rwps也就是全部权限 rw很好理解，p是管理权限，s就是文件系统(fs中的s)

2.9 查看文件系统状态

[root@ceph01 ~]# ceph fs status
mycephfs - 1 clients
========
RANK  STATE            MDS               ACTIVITY     DNS    INOS   DIRS   CAPS  
 0    active  mycephfs.ceph03.hgvfpj  Reqs:    0 /s    11     13     12      1   
      POOL         TYPE     USED  AVAIL  
cephfs_metadata  metadata   300k   142G  
  cephfs_data      data       0    142G  
     STANDBY MDS        
mycephfs.ceph02.dhucfo  
mycephfs.ceph01.fkwkdc  
MDS version: ceph version 16.2.13 (5378749ba6be3a0868b51803968ee9cde4833a3e) pacific (stable)

posted @ 2024-05-26 15:20 FuShudi 阅读(202) 评论(0) 编辑收藏举报

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