Ubuntu22.04LTS基于cephadm快速部署Ceph Reef(18.2.X)集群

本文涉及的产品
对象存储 OSS,20GB 3个月
对象存储 OSS,内容安全 1000次 1年
对象存储 OSS,恶意文件检测 1000次 1年
简介: 这篇文章是关于如何在Ubuntu 22.04LTS上使用cephadm工具快速部署Ceph Reef(18.2.X)存储集群的详细教程,包括ceph的基本概念、集群的搭建步骤、集群管理以及测试集群可用性等内容。

作者:尹正杰
版权声明:原创作品,谢绝转载!否则将追究法律责任。

一.ceph概述

1.ceph支持的存储类型对比

存储类型 典型设备 优点 缺点 应用场景
cephFS FTP,NFS服务器为了克服块存储文件无法共享的问题,所以有了文件存储。
在服务器上架设FTP和NFS服务,就是文件存储。
1.造价低;
2.方便文件共享;
1.读写速度低;
2.传输速度慢;
1.日志存储;
2.有目录结构的文件存储;
RBD 磁盘阵列,硬盘主要将裸磁盘空间映射给主机使用的。 1.通过RAID与LVM等手段,对数据提供了保护;
2.多块廉价的硬盘组合起来,提高容量;
3.多块磁盘组合出来的逻辑盘,提升读写效率;
1.采用SAN架构组网时,光纤交换机,造价成本高;
2.主机之间无法共享数据;
1.docker容器,虚拟机磁盘存储分配;
2.日志存储;
3.文件存储;
RGW 内置大容量硬盘的分布式服务器(swift,s3)多态服务器内置大容量硬盘,安装上对象存储管理软件,对外提供读写访问功能。 1.具备块存储的读写高速;
2.具备文件存储的共享等特性;
适合更新变动较少的数据。 1.图片
2.视频
3.音乐等。

2.ceph常用术语

2.1 ceph组件介绍

组件名称 功能描述
monitors ceph monitor(监视器)对应守护进程为ceph-mon,维护集群状态的映射,包括监视器映射,管理器映射,OSD映射,MDS映射和CRUSH映射。这些映射是ceph守护进程相互协调所需的关键集群状态。
ceph monitor(监视器)还负责守护进程和客户端之间身份验证,通常至少需要三个监视器才能实现冗余和高可用性,基于paxos协议实现节点间的信息同步。
managers ceph manager(管理器)对应守护进程ceph-mgr,负责跟踪运行时和ceph集群的当前状态,包括存储利用率,当前性能指标和系统负载。
ceph管理器守护进程还托管基于Python的模块来管理和公开ceph集群信息,包括基于web的ceph仪表盘和REST API。
高可用性通常至少要两个管理器,基于raft协议实现节点间的信息同步。
ceph osds Ceph OSD(对象存储设备)对应守护进程ceph-osd,负责存储数据,处理数据复制,恢复,重新平衡,并通过检查其他ceph osd守护进程的心跳像ceph monitor(监视器)和ceph manager(管理器)提供一些监控信息。
同上至少需要3个ceph osd来实现冗余和高可用,本质上osd就是一个个host主机上的存储磁盘。
mds ceph元数据服务器(MDS[Metadata Server])对应守护进程ceps-mds,负责cephFS存储元数据。
ceph元数据服务器允许POSIX(为应用程序提供的接口标准)文件系统用户执行基本命令(如ls,find等),而不会给ceph存储集群带来巨大负担。
cephfs 分布式文件系统。类似于高可用的NFS。
radowgw 对象存储网关,提供http https接口。

2.2 存储术语

名词 说明
Pool RADOS存储集群提供的基础存储服务,需要由“存储池(pool)”分割为逻辑存储区域,一般用于业务数据的逻辑分组管理。
为了方便大家理解,此处可以和前面为讲解的ElasticSearch的"index"术语来类比理解。
Object 数据在存储到ceph集群时,会将数据按照指定大小切分,分布式存储到ceph到OSD节点设备。
其中每一个被切割的最小存储单位是object(2的22次方,默认是4MB)。
PG 英文全称为"Placement Group",翻译为归置组,是一个逻辑概念,每个PG中可以存储多个Object对象。
为了方便大家理解,此处可以和前面讲解的ElasticSearch的"Shard"术语来类别理解。
PG是一个虚拟组件,它是对象应是到存储池时使用的虚拟层,是实现大容量集群的关键效率技术。
引入PG这一层其实就是为了更好分配数据和定位数据,一个PG的数据最终会被写到多个不同节点的OSD上以实现数据的冗余。
PGP 英文全称为"Placement Group for Placement",是用于维持PG和OSD的一种策略。
防止OSD重新分配时候,PG找不到之前的OSD,从而引起大范围的数据迁移。
我们可使用"pgp_num"用于归置PG数了,其值应该等于PG的数量。
CRUSH 英文全称为"Controlled Replication Under Scalable Hashing",它是一种数据分布式算法,类似于一致性哈希算法。
把对象直接映射到OSD之上会导致二者之间的紧密耦合关系,在OSD设备变动时不可避免地对整个集群产生影响。
所以ceph将一个对象映射进RADOS集群的过程分为两步:
- 1.通过一致性哈希算法将对象名称映射到PG;
- 2.将PG ID基于CRUSH算法映射到OSD;
Crush-releset-name 存储池所用的CRUSH规则集的名称,饮用的规则集必须事先存在,用户可以自定义这些规则。
RADOS 英文全称为"Reliable Autonomic Distributed Object Store",可靠的自主分布式对象存储,RADOS Cluster指的是ceph集群。

3.ceph的部署方式

部署方式 原理说明 备注
cephadm 1.使用容器和systemd安装和管理ceph集群并与cli和仪表盘GUI紧密集成;
2.仅支持Octopus和更新版本,需要容器和Python3支持;
3.与新的编排API完全集成;
需要提前安装docker和python环境,官方推荐方法。
rook 1.在Kubernetes中运行的ceph集群,同时还支持通过Kubernetes API管理存储资源和配置;
2.仅支持Nautilus和较新版本的ceph;
需要准备一套k8s环境。
ceph-ansible 使用ansible部署ceph集群,对于新的编排器功能,管理功能和仪表盘支持不好。 需要你熟练使用ansible功能。
ceph-deploy 是一个快速部署集群的工具,不支持CentOS 8系统。对于CentOS官方支持也仅到N版本。 1.对于O版本也可以部署成功,但是dashboard功能并不友好,慎重选择;
2.官方已经弃用了,但对于学习来说是一个不错的工具;
ceph-mon 使用JuJu安装ceph
puppet-ceph 使用puppet安装ceph
二进制源码 手工安装
window图形 在windows主机上,通过鼠标操作就能完成安装。
版本特性:
    x.0.z
        开发版本
    x.1.z
        候选版本
    x.2.z
        稳定版本

推荐阅读:
    https://docs.ceph.com/en/latest/releases/general/
    https://docs.ceph.com/en/latest/install/
    https://docs.ceph.com/en/latest/releases/

4.网络划分

公有网络(public):
    用于用户数据通信,可以使用"--public-network"选项指定,比如: 10.0.0.0/24。

集群网络(cluster):
    用于集群内部的管理通信,可以使用“--cluster-network”选项指定,比如:"172.30.100.0/24"。


温馨提示:
    - 1.早期使用ceph-deploy部署时的确可以使用"--public-network"和“--cluster-network”指定。
    - 2.但cephadm部署仅支持"--cluster-network"选项。

5.下载ceph

https://download.ceph.com/

二.Ubuntu22.04LTS基于cephadm快速部署Ceph Reef(18.2.X)集群

1.基础配置

    1.基于cephadm部署前提条件,官方提的要求Ubuntu 22.04 LTS出了容器运行时其他都满足
        - Python 3
        - Systemd
        - Podman or Docker for running containers
        - Time synchronization (such as Chrony or the legacy ntpd)
        - LVM2 for provisioning storage devices

参考链接:
    https://docs.ceph.com/en/latest/cephadm/install/#requirements


    2.设置时区
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
ll /etc/localtime 


    3.安装docker环境
略,国内的小伙伴建议二进制安装,yum或者apt安装都需要FQ,可以考虑使用国内的软件源。

当然,SVIP的小伙伴不要慌,用完给大家的一键部署脚步即可。

    4.添加hosts文件解析
[root@ceph141 ~]# cat >> /etc/hosts <<EOF
10.0.0.141 ceph141
10.0.0.142 ceph142
10.0.0.143 ceph143
EOF

    5.集群时间同步【可跳过】
参考链接:
    https://developer.aliyun.com/article/1604582#3配置时间同步

    6.集群环境准备
ceph141:
    CPU: 1c 
    Memory: 2G
    /dev/sdb:300GB 
    /dev/sdc: 500GB

ceph141:
    CPU: 1c 
    Memory: 2G
    /dev/sdb:300GB 
    /dev/sdc: 500GB
    /dev/sdd: 1TB

ceph143:
    CPU: 1c 
    Memory: 2G
    /dev/sdb:300GB 
    /dev/sdc: 500GB

2. 启动ceph新集群

    1.下载需要安装ceph版本的cephadm
CEPH_RELEASE=18.2.4
curl --silent --remote-name --location https://download.ceph.com/rpm-${CEPH_RELEASE}/el9/noarch/cephadm

    2.将cephadm添加到PATH环境变量
[root@ceph141 ~]# mv cephadm /usr/local/bin/
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# chmod +x /usr/local/bin/cephadm 
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ls -l /usr/local/bin/cephadm
-rwxr-xr-x 1 root root 215316 Aug 20 22:19 /usr/local/bin/cephadm
[root@ceph141 ~]# 

    3.创建新集群
[root@ceph141 ~]# cephadm bootstrap --mon-ip 10.0.0.141 --cluster-network 10.0.0.0/24 --allow-fqdn-hostname
...
Pulling container image quay.io/ceph/ceph:v18...
Ceph version: ceph version 18.2.4 (e7ad5345525c7aa95470c26863873b581076945d) reef (stable)

...
             URL: https://ceph141:8443/
            User: admin
        Password: ii8p7dzqtt

...
        sudo /usr/local/bin/cephadm shell --fsid c044ff3c-5f05-11ef-9d8b-51db832765d6 -c /etc/ceph/ceph.conf -k /etc/ceph/ceph.client.admin.keyring

Or, if you are only running a single cluster on this host:

        sudo /usr/local/bin/cephadm shell 

Please consider enabling telemetry to help improve Ceph:

        ceph telemetry on

For more information see:

        https://docs.ceph.com/en/latest/mgr/telemetry/

Bootstrap complete.


温馨提示:
    - 1.此步骤会去官方下载镜像,我们可以将惊喜手动导入;
        https://docs.ceph.com/en/latest/install/containers/#containers

    - 2.注意观察输出信息,记录dashboard账号信息

3.初始化dashboard的管理员密码

如上图所示,我们首次登陆需要修改密码,按照你的环境自行修改即可。

如下图所示,密码修改成功后就可以登陆dashboard页面啦~


温馨提示:
    - 1.先配置ceph管理员节点
参考连接:
    https://developer.aliyun.com/article/1604942

    - 2.除了上面在WebUI的方式修改密码外,也可以基于命令行方式修改密码,只不过在应用时可能需要等待一段时间才能生效。【目前官方已经弃用,大概需要等30s-1min】
[root@ceph141 ~]# echo jasonyin2020 | ceph dashboard set-login-credentials admin -i -
******************************************************************
***          WARNING: this command is deprecated.              ***
*** Please use the ac-user-* related commands to manage users. ***
******************************************************************
Username and password updated
[root@ceph141 ~]#

4.ceph集群添加或移除主机

    1.查看现有的集群主机列表
[root@ceph141 ~]# ceph orch host ls
HOST     ADDR        LABELS  STATUS  
ceph141  10.0.0.141  _admin          
1 hosts in cluster
[root@ceph141 ~]# 

    2.把秘钥放到其他服务器上
[root@ceph141 ~]# ssh-copy-id -f -i /etc/ceph/ceph.pub ceph142
[root@ceph141 ~]# ssh-copy-id -f -i /etc/ceph/ceph.pub ceph143

    3.将秘钥节点加入到集群
[root@ceph141 ~]# ceph orch host add ceph142 10.0.0.142
Added host 'ceph142' with addr '10.0.0.142'
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch host add ceph143 10.0.0.143
Added host 'ceph143' with addr '10.0.0.143'
[root@ceph141 ~]# 


温馨提示:
    将集群加入成功后,会自动创建"/var/lib/ceph/<Ceph_Cluster_ID>"相关数据目录。


    4.再次查看集群的主机列表
[root@ceph141 ~]# ceph orch host ls
HOST     ADDR        LABELS  STATUS  
ceph141  10.0.0.141  _admin          
ceph142  10.0.0.142                  
ceph143  10.0.0.143                  
3 hosts in cluster
[root@ceph141 ~]#  

温馨提示:
    当然,也可以通过查看WebUI观察ceph集群有多少个主机。
https://ceph141:8443/#/hosts


    5.移除主机【选做,如果你将来真有这个需求在操作】
[root@ceph141 ~]# ceph orch host rm ceph143
Removed  host 'ceph143'
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch host ls
HOST     ADDR        LABELS  STATUS  
ceph141  10.0.0.141  _admin          
ceph142  10.0.0.142                  
2 hosts in cluster
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch host add ceph143 10.0.0.143  # 为了实验效果,我还是将ceph143加回来
Added host 'ceph143' with addr '10.0.0.143'
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch host ls
HOST     ADDR        LABELS  STATUS  
ceph141  10.0.0.141  _admin          
ceph142  10.0.0.142                  
ceph143  10.0.0.143                  
3 hosts in cluster
[root@ceph141 ~]#

5.添加OSD设备到ceph集群

    1.添加OSD之前环境查看
        1.1 查看集群可用的设备【每个设备想要加入到集群,则其大小不得小于5GB】
[root@ceph141 ~]# ceph orch device ls
HOST     PATH      TYPE  DEVICE ID                                             SIZE  AVAILABLE  REFRESHED  REJECT REASONS                                                         
ceph141  /dev/sdb  hdd                                                         300G  Yes        3m ago                                                                            
ceph141  /dev/sdc  hdd                                                         500G  Yes        3m ago                                                                            
ceph141  /dev/sr0  hdd   VMware_Virtual_SATA_CDRW_Drive_01000000000000000001  1023M  No         3m ago     Failed to determine if device is BlueStore, Insufficient space (<5GB)  
ceph142  /dev/sdb  hdd                                                         300G  Yes        3m ago                                                                            
ceph142  /dev/sdc  hdd                                                         500G  Yes        3m ago                                                                            
ceph142  /dev/sdd  hdd                                                        1000G  Yes        3m ago                                                                            
ceph142  /dev/sr0  hdd   VMware_Virtual_SATA_CDRW_Drive_01000000000000000001  1023M  No         3m ago     Failed to determine if device is BlueStore, Insufficient space (<5GB)  
ceph143  /dev/sdb  hdd                                                         300G  Yes        17s ago                                                                           
ceph143  /dev/sdc  hdd                                                         500G  Yes        17s ago                                                                           
ceph143  /dev/sr0  hdd   VMware_Virtual_SATA_CDRW_Drive_01000000000000000001  1023M  No         17s ago    Failed to determine if device is BlueStore, Insufficient space (<5GB)  
[root@ceph141 ~]# 

温馨提示:
    如果一个设备想要加入ceph集群,要求满足2个条件:
        - 1.设备未被使用;
        - 2.设备的存储大小必须大于5GB;
        - 3.需要等待一段时间,快则30s,慢则3分钟,线下教学有人笔记本性能不高甚至有等了25min或者40min才等出现设备结果;

        1.2 查看各节点的空闲设备信息
[root@ceph141 ~]# lsblk 
NAME                      MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
...
sdb                         8:16   0   300G  0 disk 
sdc                         8:32   0   500G  0 disk 
...
[root@ceph141 ~]# 


[root@ceph142 ~]# lsblk 
NAME                      MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
...
sdb                         8:16   0   300G  0 disk 
sdc                         8:32   0   500G  0 disk 
sdd                         8:48   0  1000G  0 disk 
...
[root@ceph142 ~]# 


[root@ceph143 ~]# lsblk 
NAME                      MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
...
sdb                         8:16   0   300G  0 disk 
sdc                         8:32   0   500G  0 disk 
...  
[root@ceph143 ~]# 


        1.3 查看OSD列表
[root@ceph141 ~]# ceph osd tree
ID  CLASS  WEIGHT  TYPE NAME     STATUS  REWEIGHT  PRI-AFF
-1              0  root default                           
[root@ceph141 ~]# 


    2.添加OSD设备到集群
        2.1 添加ceph141节点的设备到ceph集群
[root@ceph141 ~]# ceph orch daemon add osd ceph141:/dev/sdb
Created osd(s) 0 on host 'ceph141'
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch daemon add osd ceph141:/dev/sdc
Created osd(s) 1 on host 'ceph141'
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch daemon add osd ceph142:/dev/sdb
Created osd(s) 2 on host 'ceph142'
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch daemon add osd ceph142:/dev/sdc
Created osd(s) 3 on host 'ceph142'
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch daemon add osd ceph143:/dev/sdb
Created osd(s) 4 on host 'ceph143'
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch daemon add osd ceph143:/dev/sdc
Created osd(s) 5 on host 'ceph143'
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph orch daemon add osd ceph142:/dev/sdd
Created osd(s) 6 on host 'ceph142'
[root@ceph141 ~]# 

温馨提示:
    - 1.此步骤会在"/var/lib/ceph/<Ceph_Cluster_ID>/osd.<OSD_ID>/fsid"文件中记录对应ceph的OSD编号对应本地的磁盘设备标识。
    - 2.比如查看ceph142节点的硬盘和OSD的对应关系如下:
[root@ceph142 ~]# ll -d /var/lib/ceph/3cb12fba-5f6e-11ef-b412-9d303a22b70f/osd.*
drwx------ 2 167 167 4096 Aug 21 15:18 /var/lib/ceph/3cb12fba-5f6e-11ef-b412-9d303a22b70f/osd.2/
drwx------ 2 167 167 4096 Aug 21 15:19 /var/lib/ceph/3cb12fba-5f6e-11ef-b412-9d303a22b70f/osd.3/
drwx------ 2 167 167 4096 Aug 21 15:22 /var/lib/ceph/3cb12fba-5f6e-11ef-b412-9d303a22b70f/osd.6/
[root@ceph142 ~]# 
[root@ceph142 ~]# cat  /var/lib/ceph/3cb12fba-5f6e-11ef-b412-9d303a22b70f/osd.*/fsid
68ff55fb-358a-4014-ba0e-075adb18c6d9
b9096186-53af-4ca0-b233-01fd913bdaba
d4ccefb2-5812-4ca2-97ca-9642ff4539f2
[root@ceph142 ~]# 
[root@ceph142 ~]# lsblk  # 不难发现,ceph底层是基于lvm技术磁盘的。
NAME                                                                                        MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
...
sdb                                                                                           8:16   0   300G  0 disk 
└─ceph--bb7e7dd0--d4e2--4da2--9cfb--da1dcd70222d-osd--block--68ff55fb--358a--4014--ba0e--075adb18c6d9
                                                                                            253:1    0   300G  0 lvm  
sdc                                                                                           8:32   0   500G  0 disk 
└─ceph--5b511438--e561--456f--a33e--82bfc9c4abfd-osd--block--b9096186--53af--4ca0--b233--01fd913bdaba
                                                                                            253:2    0   500G  0 lvm  
sdd                                                                                           8:48   0  1000G  0 disk 
└─ceph--0d9e77e1--051d--4ba6--8274--cfd85e213ab9-osd--block--d4ccefb2--5812--4ca2--97ca--9642ff4539f2
                                                                                            253:3    0  1000G  0 lvm  
...
[root@ceph142 ~]# 


        2.2 查看集群的osd总容量大小 
[root@ceph141 ~]# ceph osd tree
ID  CLASS  WEIGHT   TYPE NAME         STATUS  REWEIGHT  PRI-AFF
-1         3.32048  root default                               
-3         0.78130      host ceph141                           
 0    hdd  0.29300          osd.0         up   1.00000  1.00000
 1    hdd  0.48830          osd.1         up   1.00000  1.00000
-5         1.75789      host ceph142                           
 2    hdd  0.29300          osd.2         up   1.00000  1.00000
 3    hdd  0.48830          osd.3         up   1.00000  1.00000
 6    hdd  0.97659          osd.6         up   1.00000  1.00000
-7         0.78130      host ceph143                           
 4    hdd  0.29300          osd.4         up   1.00000  1.00000
 5    hdd  0.48830          osd.5         up   1.00000  1.00000
[root@ceph141 ~]# 


        2.3 查看集群的大小
[root@ceph141 ~]# ceph -s
  cluster:
    id:     3cb12fba-5f6e-11ef-b412-9d303a22b70f
    health: HEALTH_OK

  services:
    mon: 3 daemons, quorum ceph141,ceph142,ceph143 (age 19m)
    mgr: ceph141.cwgrgj(active, since 3h), standbys: ceph142.ymuzfe
    osd: 7 osds: 7 up (since 2m), 7 in (since 3m)

  data:
    pools:   1 pools, 1 pgs
    objects: 2 objects, 449 KiB
    usage:   188 MiB used, 3.3 TiB / 3.3 TiB avail  # 注意,这是咱们的集群大小共计3.3TB!
    pgs:     1 active+clean

[root@ceph141 ~]# 


    3.当然,也可以在dashboard中查看OSD信息
https://ceph141:8443/#/osd

三.测试集群可用性

1 测试集群

  1.创建存储池
[root@ceph141 ~]# ceph osd pool create yinzhengjie
pool 'yinzhengjie' created
[root@ceph141 ~]# 

  2.往存储池上传文件
[root@ceph141 ~]# rados put sys.txt /etc/os-release -p yinzhengjie


  3.查看存储池上传的文件
[root@ceph141 ~]# rados ls -p yinzhengjie
sys.txt
[root@ceph141 ~]# 

  4.查看存储池文件的状态信息
[root@ceph141 ~]# rados -p yinzhengjie stat sys.txt  
yinzhengjie/sys.txt mtime 2024-08-25T09:49:58.000000+0800, size 386
[root@ceph141 ~]# 

  5.查看PG的副本在哪些OSD上
[root@ceph141 ~]# ceph osd map yinzhengjie sys.txt  # 不难发现,pg到三个副本分别在2,1,5哟~
osdmap e64 pool 'yinzhengjie' (2) object 'sys.txt' -> pg 2.486f5322 (2.2) -> up ([2,1,5], p2) acting ([2,1,5], p2)
[root@ceph141 ~]# 

  6.删除文件
[root@ceph141 ~]# rados -p yinzhengjie rm sys.txt  
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# rados -p yinzhengjie  ls
[root@ceph141 ~]# 
[root@ceph141 ~]# ceph osd map yinzhengjie sys.txt  # 删除文件后不难发现映射信息还在,那如何删除这些映射信息呢?我们后面会陆续讲解到。
osdmap e64 pool 'yinzhengjie' (2) object 'sys.txt' -> pg 2.486f5322 (2.2) -> up ([2,1,5], p2) acting ([2,1,5], p2)
[root@ceph141 ~]#

2.ceph集群拍快照

温馨提示:
    关机,拍快照!

3 推荐阅读

ceph集群的OSD管理基础及OSD节点扩缩容:
      https://developer.aliyun.com/article/1604940


cephadm访问ceph集群的方式及管理员节点配置案例
    https://developer.aliyun.com/article/1604942
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