【教程免费下载】Ceph分布式存储实战

前言
随着信息化浪潮的到来，全球各行各业逐步借助信息技术深入发展。据悉，企业及互联网数据以每年50%的速率在增长。据权威调查机构Gartner预测，到2020年，全球数据量将达到35ZB，相当于80亿块4TB硬盘，数据结构的变化给存储系统带来了全新的挑战。那么有什么方法能够存储这些数据呢？我认为Ceph是解决未来十年数据存储需求的一个可行方案。Ceph是存储的未来！SDS是存储的未来！
为什么写这本书
目前，磁盘具备容量优势，固态硬盘具备速度优势。但能否让容量和性能不局限在一个存储器单元呢？我们很快联想到磁盘阵列技术（Redundant Array of Independent Disk，RAID，不限于HDD）。磁盘阵列技术是一种把多块独立的硬盘按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（Disk Group，又称Virtual Disk），从而提供比单个硬盘更高的存储性能与数据备份能力的技术。磁盘阵列技术既可提供多块硬盘读写的聚合能力，又能提供硬盘故障的容错能力。
镜像技术（Mirroring）又称为复制技术（Replication），可提供数据冗余性和高可用性；条带（Striping），可提供并行的数据吞吐能力；纠删码（Erasure Code），把数据切片并增加冗余编码而提供高可用性和高速读写能力。镜像、条带和纠删码是磁盘阵列技术经典的数据分发方式，这3种经典的磁盘技术可通过组合方式提供更加丰富的数据读写性能。
传统的磁盘阵列技术的关注点在于数据在磁盘上的分发方式，随着通用磁盘、通用服务器，以及高速网络的成本降低，使数据在磁盘上的分发扩展到在服务器节点上的分发成为可能。镜像技术、条带技术和纠删码技术基于服务器节点的粒度实现后，这些技术的特点不再局限于单个设备的性能，而是具备“横向扩展”能力。我们暂且认为这是分布式存储本质的体现。
分布式存储解决了数据体量问题，对应用程序提供标准统一的访问接入，既能提升数据安全性和可靠性，又能提高存储整体容量和性能。可以预见，分布式存储是大规模存储的一个实现方向。分布式存储广泛地应用于航天、航空、石油、科研、政务、医疗、视频等高性能计算、云计算和大数据处理领域。目前行业应用对分布式存储技术需求旺盛，其处于快速发展阶段。
Ceph是加州大学圣克鲁兹分校的Sage Weil博士论文的研究项目，是一个使用自由开源协议（LGPLv2.1）的分布式存储系统。目前Ceph已经成为整个开源存储行业最热门的软件定义存储技术（Software Defined Storage，SDS）。它为块存储、文件存储和对象存储提供了统一的软件定义解决方案。Ceph旨在提供一个扩展性强大、性能优越且无单点故障的分布式存储系统。从一开始，Ceph就被设计为能在通用商业硬件上高度扩展。
由于其开放性、可扩展性和可靠性，Ceph成为了存储行业中的翘楚。这是云计算和软件定义基础设施的时代，我们需要一个完全软件定义的存储，更重要的是它要为云做好准备。无论运行的是公有云、私有云还是混合云，Ceph都非常合适。国内外有不少的Ceph应用方案，例如美国雅虎公司使用Ceph构建对象存储系统，用于Flickr、雅虎邮箱和Tumblr（轻量博客）的后端存储；国内不少公有云和私有云商选择Ceph作为云主机后端存储解决方案。
如今的软件系统已经非常智能，可以最大限度地利用商业硬件来运行规模庞大的基础设施。Ceph就是其中之一，它明智地采用商业硬件来提供企业级稳固可靠的存储系统。
Ceph已被不断完善，并融入以下建设性理念。
每个组件能够线性扩展。
无任何单故障点。
解决方案必须是基于软件的、开源的、适应性强的。
运行于现有商业硬件之上。
每个组件必须尽可能拥有自我管理和自我修复能力。
对象是Ceph的基础，它也是Ceph的构建部件，并且Ceph的对象存储很好地满足了当下及将来非结构化数据的存储需求。相比传统存储解决方案，对象储存有其独特优势：我们可以使用对象存储实现平台和硬件独立。Ceph谨慎地使用对象，通过在集群内复制对象来实现可用性；在Ceph中，对象是不依赖于物理路径的，这使其独立于物理位置。这种灵活性使Ceph能实现从PB（petabyte）级到EB（exabyte）级的线性扩展。
Ceph性能强大，具有超强扩展性及灵活性。它可以帮助用户摆脱昂贵的专有存储孤岛。Ceph是真正在商业硬件上运行的企业级存储解决方案；是一种低成本但功能丰富的存储系统。Ceph通用存储系统同时提供块存储、文件存储和对象存储，使客户可以按需使用。
由于国内许多企业决策者逐渐认识到Ceph的优势与前景，越来越多来自系统管理和传统存储的工程师使用Ceph，并有相当数量的企业基于Ceph研发分布式存储产品，为了更好地促进Ceph在国内传播和技术交流，我们几个爱好者成立了Ceph中国社区。目前，通过网络交流群、消息内容推送和问答互动社区，向国内关注Ceph技术的同行提供信息交流和共享平台。但是，由于信息在传递过程中过于分散，偶尔编写的文档内容并不完整，导致初学者在学习和使用Ceph的过程中遇到不少疑惑。同时，由于官方文档是通过英文发布的，对英语不太熟悉的同行难于学习。鉴于此，Ceph中国社区组织技术爱好者编写本书，本书主要提供初级和中级层面的指导。根据调查反馈以及社区成员的意见，我们确定了本书内容。
本书特色
在本书中，我们将采用穿插方式讲述Ceph分布式存储的原理与实战。本书侧重实战，循序渐进地讲述Ceph的基础知识和实战操作。从第1章起，读者会了解Ceph的前生今世。随着每章推进，读者将不断学习、不断深入。我希望，到本书的结尾，读者不论在概念上还是实战上，都能够成功驾驭Ceph。每个章节在讲述完基础理论知识后会有对应的实战操作。我们建议读者在自己的电脑上按部就班地进行实战操作。这样，一来读者不会对基础理论知识感到困惑，二来可让读者通过实战操作加深对Ceph的理解。同时，如果读者在阅读过程中遇到困难，我们建议再重温已阅章节或重做实验操作，这样将会加深理解，也可以加入Ceph中国社区QQ群（239404559）进行技术讨论。


本文出版自《华章出版社》  作者：Ceph中国社区