理解 OpenStack + Ceph (1):Ceph + OpenStack 集群部署和配置

本文涉及的产品
日志服务 SLS,月写入数据量 50GB 1个月
简介:

本系列文章会深入研究 Ceph 以及 Ceph 和 OpenStack 的集成:

(1)安装和部署

(2)Ceph RBD 接口和工具

(3)Ceph 物理和逻辑结构

(4)Ceph 的基础数据结构

(5)Ceph 与 OpenStack 集成的实现

(6)QEMU-KVM 和 Ceph RBD 的 缓存机制总结

(7)Ceph 的基本操作和常见故障排除方法

1. 测试环境

为了深入学习 Ceph 以及 Ceph 和 OpenStack 的集成,搭建了如下的测试环境:

硬件环境:

  • System X 服务器一台,CPU、内存和磁盘空间足够
  • 服务器只有一个物理网卡

软件环境:

  • 服务器安装 RedHat 6.5 操作系统
  • OpenStack 使用 Ubuntu 镜像库中的 Kilo master 版本
  • 每个节点操作系统采用 Ubuntu 14.04 服务器版

2. Ceph 集群部署

    从上图可见,该环境使用三个虚机作为Ceph节点,每个节点上增加两个虚拟磁盘 vda 和 vdb 作为 OSD 存储磁盘,每个节点上安装 MON,前两个节点上安装 MDS。三个节点使用物理网络进行通信。

(0)准备好三个节点 ceph{1,2,3}:安装操作系统、设置 NTP、配置 ceph1 可以通过 ssh 无密码访问其余节点(依次运行 ssh-keygen,ssh-copy-id ceph2,ssh-copy-id ceph3,修改 /etc/ssh/sshd_config 文件中的 PermitRootLogin yes 来使得 ssh 支持 root 用户)

节点名称 IP 地址 部署进程 数据盘
ceph1 192.168.1.194 1MON+1MDS+2OSD /dev/vda, /dev/vdb
ceph2 192.168.1.195 1MON+1MDS+2OSD /dev/vda, /dev/vdb
ceph3 192.168.1.218 1MON+1OSD /dev/vda, /dev/vdb

(1)在 ceph1 上安装 ceph-deploy,接下来会使用这个工具来部署 ceph 集群

(2)在ceph 上,运行 ceph-deploy install ceph{1,2,3} 命令在各节点上安装 ceph 软件。安装好后可以查看 ceph 版本:

root@ceph1:~# ceph -v
ceph version 0.80.10 (ea6c958c38df1216bf95c927f143d8b13c4a9e70)

(3)在 ceph1 上执行以下命令创建 MON 集群

ceph-deploy new ceph{1,2,3}
ceph-deploy mon create ceph{1,2,3}
ceph-deploy mon create-initial

完成后查看 MON 集群状态:

root@ceph1:~# ceph mon_status
{"name":"ceph1","rank":0,"state":"leader","election_epoch":16,"quorum":[0,1,2],"outside_quorum":[],"extra_probe_peers":[],"sync_provider":[],"monmap":{"epoch":1,"fsid":"4387471a-ae2b-47c4-b67e-9004860d0fd0","modified":"0.000000","created":"0.000000","mons":[{"rank":0,"name":"ceph1","addr":"192.168.1.194:6789\/0"},{"rank":1,"name":"ceph2","addr":"192.168.1.195:6789\/0"},{"rank":2,"name":"ceph3","addr":"192.168.1.218:6789\/0"}]}}

(4)在各节点上准备数据盘,只需要在 fdisk -l 命令输出中能看到数据盘即可,不需要做任何别的操作,然后在 ceph1 上执行如下命令添加 OSD

ceph-deploy --overwrite-conf osd prepare ceph1:/data/osd:/dev/vda ceph2:/data/osd:/dev/vda ceph3:/data/osd:/dev/vda
ceph-deploy --overwrite-conf osd activate ceph1:/data/osd:/dev/vda ceph2:/data/osd:/dev/vda ceph3:/data/osd:/dev/vda

ceph-deploy --overwrite-conf osd prepare ceph1:/data/osd2:/dev/vdb ceph2:/data/osd2:/dev/vdb ceph3:/data/osd2:/dev/vdb
ceph-deploy --overwrite-conf osd activate ceph1:/data/osd2:/dev/vdb ceph2:/data/osd2:/dev/vdb ceph3:/data/osd2:/dev/vdb

该命令详细信息:

  • 格式: ceph-deploy osd prepare {node-name}:{data-disk}[:{journal-disk}]
  • 其中,node-name 表示待创建 OSD 的目标 Ceph 节点;data-disk 表示 OSD 的数据盘;journal-disk 表示日志盘,它可以是一个单独的磁盘,后者 OSD 数据盘上的一个分区,或者一个 SSD 磁盘上的分区。
  • 比如:ceph-deploy osd prepare osdserver1:sdb:/dev/ssd 表示在 osdserver1 上使用 sdb 磁盘做数据盘和 /dev/ssd 分区做日志分区来创建一个 OSD 守护进程。

要使得多个OSD数据盘共享一个单独的 SSD 磁盘,首先要使用 fdisk 对该磁盘进行分区,比如下面的命令将 /dev/sdd 分为两个区:

复制代码
Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended
Select (default p):
Using default response p
Partition number (1-4, default 2):
Using default value 2
First sector (1026048-2097151, default 1026048):
Using default value 1026048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (1026048-2097151, default 2097151):
Using default value 2097151

Command (m for help): w
The partition table has been altered!
复制代码

结果是:

复制代码
Disk /dev/sdd: 1073 MB, 1073741824 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 130 cylinders, total 2097152 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 identifier: 0x6767c86e

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdd1            2048     1026047      512000   83  Linux
/dev/sdd2         1026048     2097151      535552   83  Linux
复制代码

此时,执行下面的命令来创建并激活 OSD:

ceph-deploy --overwrite-conf osd prepare ceph1:sdb:/dev/sdd1 ceph2:sdb:/dev/sdd1 
ceph-deploy --overwrite-conf osd activate ceph1:sdb1:/dev/sdd1 ceph2:sdb1:/dev/sdd1  

注意prepare 和 activate 两个命令参数的区别,前者是使用磁盘,后者是使用分区。

备注:看起来最上面的命令有误,需要修改,TBD。它其实是使用了 /data/osd 目录存放数据,而磁盘 /dev/vda 作为日志盘。

另外,如果是第二次安装的话,需要删除已经存在的 /dev/sdd1 这样的分区,然后再使用命令 ceph-deploy disk zap /dev/sdd 来将其数据全部删除。

完成之后,会将 osd 盘挂载到 /var/lib/ceph/osd 下面的两个目录,目录名为 ceph-<osd id>

/dev/sdc1 on /var/lib/ceph/osd/ceph-2 type xfs (rw,noatime,inode64)
/dev/sdb1 on /var/lib/ceph/osd/ceph-0 type xfs (rw,noatime,inode64)

而日志盘则会在各自的 osd 目录下创建一个 link,比如 /var/lib/ceph/osd/ceph-2/journal:

lrwxrwxrwx  1 root root          9 Jun  1 18:07 journal -> /dev/sdd2

 

完成后查看 OSD 状态:

复制代码
  root@ceph1:~# ceph osd tree
# id    weight  type name       up/down reweight
-1      0.1399  root default
-2      0.03998         host ceph1
3       0.01999                 osd.3   up      1
6       0.01999                 osd.6   up      1
-3      0.05997         host ceph2
4       0.01999                 osd.4   up      1
7       0.01999                 osd.7   up      1
-4      0.03998         host ceph3
5       0.01999                 osd.5   up      1
8       0.01999                 osd.8   up      1
复制代码

(5)将 Admin key 复制到其余各个节点,然后安装 MDS 集群

ceph-deploy admin ceph1 ceph2 ceph3
ceph-deploy mds  create ceph1 ceph2

完成后可以使用 “ceph mds” 命令来操作 MDS 集群,比如查看状态:

root@ceph1:~# ceph mds stat
e13: 1/1/1 up {0=ceph1=up:active}, 1 up:standby

看起来 MDS 集群是个 active/standby 模式的集群。

 

至此,Ceph 集群部署完成,可以使用 ceph 命令查看集群状态:

复制代码
root@ceph1:~# ceph mds stat
e13: 1/1/1 up {0=ceph1=up:active}, 1 up:standby
root@ceph1:~# ceph -s
    cluster 4387471a-ae2b-47c4-b67e-9004860d0fd0
     health HEALTH_OK
     monmap e1: 3 mons at {ceph1=192.168.1.194:6789/0,ceph2=192.168.1.195:6789/0,ceph3=192.168.1.218:6789/0}, election epoch 16, quorum 0,1,2 ceph1,ceph2,ceph3
     mdsmap e13: 1/1/1 up {0=ceph1=up:active}, 1 up:standby
     osdmap e76: 10 osds: 7 up, 7 in
复制代码

在这过程中,失败和反复是难免的,在任何时候,可以使用如下的命令将已有的配置擦除然后从头安装:

ceph-deploy purge ceph{1,2,3}
ceph-deploy purgedata ceph{1,2,3}
ceph-deploy forgetkeys

 3. OpenStack 集群部署

 3.1 网络准备

为方便起见,管理网络直接连接物理网卡;租户网络就比较麻烦一点,因为机器上只有一个物理网卡,幸亏所有的计算节点都在同一个物理服务器上,因此可以:

1. 在物理服务器上,创建一个虚拟网卡 tap0,再创建一个 linux bridge ‘mgtbr0’

tunctl -t tap0 -u root
chmod 666 /dev/net/tun
ifconfig tap0 0.0.0.0 promisc
brctl addbr mgtbr0
brctl addif mgtbr0 tap0 

2. 这是 mgtbr0 的配置脚本:

复制代码
[root@rh65 ~]# cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-mgtbr0
DEVICE=mgtbr0
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=10.0.0.100
PREFIX=24
GATEWAY=10.0.0.1
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=yes
IPV6INIT=no
TYPE=Bridge
复制代码

3. 在网络和各计算节点上,增加一块网卡,连接到物理服务器上的 bridge。

把所有的节点连接到管理和租户网络后,在物理服务器上看到的 linux bridge 是这样子:

复制代码
bridge name     bridge id               STP enabled     interfaces
br0             8000.3440b5d905ee       no              eth1                 #物理网卡
                                                        vnet0                #controller 节点 
                                                        vnet1                #network 节点
                                                        vnet2                #compute1 节点
                                                        vnet3                #compute2 节点
                                                        vnet4                #ceph1 节点 
                                                        vnet5                #ceph2 节点
                                                        vnet8                #ceph3 节点
br1             8000.000000000000       no
mgtbr0          8000.f29e2c075ca6       no              tap0                 #虚拟网卡
                                                        vnet6                #network 节点
                                                        vnet7                #compute1 节点
                                                        vnet9                #compute2 节点
复制代码

3.2 OpenStack 安装和配置

    参考 Installation Guide for Ubuntu 14.04 (LTS) 完成配置,没感觉到 Kilo 版本和 Juno 版本太大的不同,除了 keystone 使用 Apache web server 替代了 Keystone WSGI Server 以外(注意不能同时启动 apache2 和 keystone 服务,两者有冲突,感觉 Kilo 版本中 Identity 部分改动很大,还是存在不少问题)。

4. OpenStack 和 Ceph 整合配置

本例中,OpenStack Cinder、Glance 和 Nova 分别会将卷、镜像和虚机镜像保存到 Ceph  分布式块设备(RBD)中。

4.1 Ceph 中的配置

(1)在 ceph 中创建三个 pool 分别给 Cinder,Glance 和 nova 使用

ceph osd pool create volumes 64
ceph osd pool create images 64
ceph osd pool create vms 64

(2)将 ceph 的配置文件传到 ceph client 节点 (glance-api, cinder-volume, nova-compute andcinder-backup)上:

ssh controller sudo tee /etc/ceph/ceph.conf </etc/ceph/ceph.conf
ssh compute1 sudo tee /etc/ceph/ceph.conf </etc/ceph/ceph.conf
ssh compute2 sudo tee /etc/ceph/ceph.conf </etc/ceph/ceph.conf

(3)在各节点上安装ceph 客户端

在 glance-api 节点,安装 librbd
sudo apt-get install python-rbd

在 nova-compute 和 cinder-volume 节点安装 ceph-common:
sudo apt-get install ceph-common

(4)配置 cinder 和 glance 用户访问 ceph 的权限

# cinder 用户会被 cinder 和 nova 使用,需要访问三个pool
ceph auth get-or-create client.cinder mon 'allow r' osd 'allow class-read object_prefix rbd_children, allow rwx pool=volumes, allow rwx pool=vms, allow rx pool=images'

# glance 用户只会被 Glance 使用,只需要访问 images 这个 pool ceph auth get-or-create client.glance mon 'allow r' osd 'allow class-read object_prefix rbd_children, allow rwx pool=images'

(5)将 client.cinder 和 client.glance 的 keystring 文件拷贝到各节点并设置访问权限

复制代码
ceph auth get-or-create client.glance | ssh controller sudo tee /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring
ssh controller  sudo chown glance:glance /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring

ceph auth get-or-create client.cinder | ssh controller  sudo tee /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
ssh controller  sudo chown cinder:cinder /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring

ceph auth get-or-create client.cinder | ssh compute1 sudo tee /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
ceph auth get-or-create client.cinder | ssh compute2 sudo tee /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
复制代码

(6)在 compute1 和 compute2 节点上做 libvirt 配置

复制代码
ceph auth get-key client.cinder | ssh compute1 tee client.cinder.key
cat > secret.xml <<EOF
<secret ephemeral='no' private='no'>
  <uuid>e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161</uuid>
  <usage type='ceph'>
    <name>client.cinder secret</name>
  </usage>
</secret>
EOF
sudo virsh secret-define --file secret.xml
sudo virsh secret-set-value --secret e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161 --base64 $(cat client.cinder.key) && rm client.cinder.key secret.xml
复制代码

4.2 OpenStack 中的配置

4.2.1 Glance 中的配置

复制代码
在 /etc/glance/glance-api.conf 文件中做如下修改:

[DEFAULT]
...
show_image_direct_url = True
...
[glance_store]
stores=glance.store.rbd.Store (设置为 rbd 也可以?)
default_store = rbd
rbd_store_pool = images
rbd_store_user = glance
rbd_store_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
rbd_store_chunk_size = 8
复制代码

注意:如果在创建 image 时候出现 AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'Rados' 错误,则需要安装 python-rados

4.2.2 配置 Cinder

复制代码
修改 /etc/cinder/cinder.conf:

[DEFAULT]
...
#volume_group = cinder-volumes
volume_driver = cinder.volume.drivers.rbd.RBDDriver
rbd_pool = volumes
rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
rbd_flatten_volume_from_snapshot = false
rbd_max_clone_depth = 5
rbd_store_chunk_size = 4
rados_connect_timeout = -1
glance_api_version = 2
rbd_user = cinder
rbd_secret_uuid = e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161
...
复制代码

注意:

(1)cinder-volume 节点上的 ceph 配置文件是必须存在的,因为 cinder-volume 需要使用它来建立和 Ceph 集群的连接,不存在的话则会报错误。

cinder/volume/drivers/rbd.py 文件:

client = self.rados.Rados(rados_id=self.configuration.rbd_user, conffile=self.configuration.rbd_ceph_conf)

缺失 ceph 配置文件时 cinder-volume 报错:

2016-01-02 18:23:54.127 25433 INFO cinder.volume.manager [req-d921feed-db0b-4643-b01b-13dde3da6285 - - - - -] Starting volume driver RBDDriver (1.1.0)
2016-01-02 18:23:54.162 25433 ERROR cinder.volume.manager [req-d921feed-db0b-4643-b01b-13dde3da6285 - - - - -] Error encountered during initialization of driver: RBDDriver
2016-01-02 18:23:54.163 25433 ERROR cinder.volume.manager [req-d921feed-db0b-4643-b01b-13dde3da6285 - - - - -] error calling conf_read_file: errno EINVAL

对 cinder-volume 来说,它所需要的 ceph.conf 中的信息主要是 MON 服务器的地址,以及cinder 所使用的用户的验证方式,因此需要将keystring 文件 ceph.client.cinder.keyring 放在同一个目录下面。

复制代码
mon_initial_members = ceph1, ceph2, ceph3
mon_host = 9.115.251.194,9.115.251.195,9.115.251.218
auth_cluster_required = cephx
auth_service_required = cephx
auth_client_required = cephx
filestore_xattr_use_omap = true
复制代码

(2)可以支持 multi-backend 配置,在每个 backend 中使用不同的 Ceph pool,甚至使用不同的 rbd_ceph_conf 来支持多个 Ceph 集群。

4.3.3 配置 Nova

复制代码
在每个计算节点上的 /etc/nova/nova.conf 文件中做如下修改:

[libvirt]
images_type = rbd #只有在 boot disk 放在 ceph 中才需要配置这个,否则,设置为 qcow2
images_rbd_pool = vms
images_rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
rbd_user = cinder
rbd_secret_uuid = e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161
disk_cachemodes
="network=writeback" hw_disk_discard = unmap
inject_password = false
inject_key = false
inject_partition = -2
live_migration_flag="VIR_MIGRATE_UNDEFINE_SOURCE,VIR_MIGRATE_PEER2PEER,VIR_MIGRATE_LIVE,VIR_MIGRATE_PERSIST_DEST,VIR_MIGRATE_TUNNELLED"
复制代码

注意:

(1)如果只是将 ceph volume 挂接到 Nova 虚机的话,nova-compute 是不需要从 ceph 配置文件中读取 MON 服务器的信息的,因此,在计算节点上,缺失 ceph 配置文件其实是不影响将 ceph 卷挂接到 nova 虚机的。 

    这是因为 cinder 会将 ceph MON 地址传给nova-compute,因此,nova-compute 不需要读取 ceph 配置文件。注意这是 Havana 以后的行为,对于之前的版本,nova-compute 从 ceph 配置文件中读取 MON 信息,因此需要 ceph 配置文件。详见 ticket:Nova failed to mount a RBD volume without extra ceph.conf。做了这个改动以后,另一个好处是,向 nova 支持多个 ceph 集群提供了可能,因为使用 ceph 配置文件的话只能使用一个文件,而 cinder 中可以 使用 multi-backend 技术来支持多个 ceph 集群。

复制代码
<disk type='network' device='disk'>
      <driver name='qemu' type='raw' cache='writeback'/>
      <auth username='cinder'>
        <secret type='ceph' uuid='e21a123a-31f8-425a-86db-7204c33a6161'/>
      </auth>
      <source protocol='rbd' name='volumes/volume-b4e9a905-d59e-46e4-aa6d-e57c90000013'>
        <host name='9.115.251.194' port='6789'/>
        <host name='9.115.251.195' port='6789'/>
        <host name='9.115.251.218' port='6789'/>
      </source>
      <backingStore/>
      <target dev='vdb' bus='virtio'/>
      <serial>b4e9a905-d59e-46e4-aa6d-e57c90000013</serial>
      <alias name='virtio-disk1'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x06' function='0x0'/>
    </disk>
复制代码

    因此,如果只是需要支持将 Ceph 卷挂接到 nova 虚机的话,可以在计算节点上的 ceph 配置文件中,可以只保留 client 部分的配置信息,包括 RBD Cache 的配置以及日志配置等,这样就可以避免和具体哪一个 Ceph 集群的硬绑定。比如:  

复制代码
[client]
rbd cache = true
#rbd cache = false
#rbd cache writethrough until flush = true
#admin socket = /var/run/ceph/$cluster-$type.$id.$pid.$cctid.asok
log file = /var/log/ceph/qemu-guest.$pid.log #log file = /var/lib/libvirt/qemu/qemu-guest.$pid.log admin socket=/var/log/ceph/rbd-$pid.asok debug rbd = 20 debug rbd = 20, debug objectcacher=20 debug objecter=20 debug ms = 1 
复制代码

(2)如果用户选择将 boot disk 放在 Ceph 中的话,需要在 nova.conf 中配置 images_rbd_ceph_conf ,这是因为就像 cinder-volume 一样,nova-compute 需要使用 ceph.conf 和其它参数创建和 Ceph 的连接,然后使用 ”rbd import --pool “命令来创建 image。

  这种情况下,如果没有 ceph.conf 文件的话,启动 nova-compute 服务时就会报错:

2016-01-02 22:27:30.920 25407 ERROR nova.openstack.common.threadgroup [req-9a61379c-52e9-48b7-9f7c-91c928fdaf2b - - - - -] error calling conf_read_file: errno EINVAL

   因此,此时的 nova-compute 和 glance 以及 cinder-volume 的角色没什么不同,它们也需要使用相同的 ceph 配置文件。

  如果你要在一个 hypervisor 上使用不同的 ceph pool 甚至不同的 ceph cluster 的话,可以在该 hypervisor 上启动多个 nova-compute 进程,具体可以参考  OpenStack Nova: 在一个hypervisor中配置多个Ceph后端。其主要的步骤是:

  1. 创建两个 ceph pool
  2. 配置并启动两个  nova-compute进程(这需要配置DNS解析或者在/etc/hosts定义你的主机名在你的openstack控制节点
复制代码

第一个nova-compute 进程使用的是nova-ceph1配置文件:

[DEFAULT]
host = compute-ceph1

[libvirt]
images_rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
images_rbd_pool = vms
images_type = rbd

第二个nova-compute 进程使用的是nova-ceph2配置文件:

[DEFAULT]
host = compute-ceph2

[libvirt]
images_rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
images_rbd_pool = vms2
images_type = rbd

现在你需要执行如下命令启动你的nova进程:

nova-compute --config-file /etc/nova/nova-ceph1.conf --config-file /etc/nova/nova-ceph2.conf
复制代码
  1. 创建两个逻辑上独立的Host aggregates,并且将compute-ceph1和compute-ceph2分别加入
  2. 使用 scheduler_default_filters=RetryFilter,AvailabilityZoneFilter,RamFilter,ComputeFilter,ImagePropertiesFilter,ServerGroupAntiAffinityFilter,ServerGroupAffinityFilter,AggregateInstanceExtraSpecsFilter,确保新的flavor选择逻辑的aggregates,其实就是选择nova实例运行在哪个ceph存储池

  最后的实现效果是:

(3)nova-compute 节点上,另一个会用到 ceph 配置文件的是 qemu。它需要读取其中的 cache 配置。关于 qemu/KVM 和 RBD cache,可以阅读我的另一篇 blog:QEMU-KVM 和 Ceph RBD 的 缓存机制总结

  至此,环境安装和配置完成,通过 cinder,glance 和 nova 命令创建的卷、镜像和虚机的镜像都会被保存在 Ceph 的 RBD 中。接下来的文章会深入分析其中的原理和实现。

 

 参考文档:

http://docs.ceph.com/docs/master/rbd/rbd-openstack/

Ceph 官方的一个测试环境:(来源:http://ceph.com/category/performance-2/

 



    本文转自SammyLiu博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/sammyliu/p/4804037.html,如需转载请自行联系原作者

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