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

2015-09-23 09:46 761 查看

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

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

完成后查看 OSD 状态：

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

（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
eph-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：

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

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：

[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

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：

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

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

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

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

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

4.2 OpenStack 中的配置

4.2.1 Glance 中的配置

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
default_store = rbd
rbd_store_pool = images
rbd_store_user = glance
rbd_store_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
rbd_store_chunk_size = 8

4.2.2 配置 Cinder

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
...

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。

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

（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

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"

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。

<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>

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：

[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

（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：

创建两个 ceph pool

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）

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

创建两个逻辑上独立的Host aggregates，并且将compute-ceph1和compute-ceph2分别加入

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/）

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