Хранилища Ceph

Особенности использования хранилища Ceph в ПК СВ

Ceph – распределенная объектная сеть хранения, обеспечивающая файловый и блочный интерфейсы доступа. Она может использоваться на системах, состоящих как из нескольких серверов, так и из тысяч узлов, образовывающих кластер. Встроенные механизмы продублированной репликации данных обеспечивают высокую отказоустойчивость системы. При добавлении или удалении новых узлов кластера массив данных автоматически балансируется с учетом внесенных изменений. В Ceph обработка данных и метаданных разделена на различные группы узлов в кластере.

Дополнительная информация

Пример развертывания хранилищ Ceph для тестового стенда.

Образы и диски виртуальных машин хранятся в одном Ceph-пуле. Каждый образ в пуле имеет наименование вида: one-<идентификатор_образа>. Виртуальные машины будут использовать RBD-тома для своих дисков, если образы помечены как "постоянные". В противном случае создаются новые снимки состояний образа с наименованием вида:
one-<идентификатор_образа>-<идентификатор_ВМ>-<идентификатор_диска_ВМ>.

В ПК СВ можно добавить дополнительные хранилища образов и системные хранилища, указав другие пулы с отличными от хранилища Ceph политиками распределения ресурсов/репликации.

Кроме того, допускается совместная работа хранилища образов, построенного на базе Ceph, и системного хранилища, построенного на базе файловой технологии хранения. При этом в качестве драйвера передачи данных между хранилищем образов и системным хранилищем используется метод совместной передачи (shared) – см. Хранилища на базе файловой технологии хранения. В этом случае энергозависимые диски и диски подкачки создаются в виде обычных файлов в системном хранилище. А также кроме Ceph-кластера необходимо выполнить установку и настройку распределенной файловой системы, например NFS.

Создание и настройка системы хранения

Пример развертывания Ceph-кластера с помощью инструмента командной строки ceph-deploy

Инструмент командной строки ceph-deploy обеспечивает быстрый способ развертывания Ceph-кластера без тонкой настройки, используя инструменты ssh, sudo и Python версии 2.x.

Исходные данные

В данном разделе описан возможный вариант развертывания Ceph-кластера, состоящего 3 узлов:

storage1;
storage2;
storage3.

и административной рабочей станции arm.

Предполагается, что перед началом развертывания Ceph на узлах storage1, storage2 и storage3 выполнены следующие действия:

установлена операционная система специального назначения «Astra Linux Special Edition» РУСБ.10015-01 с оперативным обновлением 1.7.2 (далее по тексту – Astra Linux);
узлам назначен фиксированный IP-адрес, в качестве сервера DNS указан IP-адрес административной рабочей станции arm;
настроена служба синхронизации времени. В качестве сервера единого сетевого времени выступает административная рабочая станция arm;
настроен доступ к репозиторию Astra Linux.

В составе каждого из узлов Ceph-кластера имеются два жестких диска:

/dev/sda – для размещения файлов Astra Linux;
/dev/sdb – для размещения данных хранилища.

На узлах Ceph-кластера будут развернуты:

служба монитора (MON);
служба хранилища данных (OSD).

Использованная конфигурация предназначена только для ознакомления и тестирования Ceph. При развертывании рабочей системы на объекте не рекомендуется размещать монитор и OSD на одном узле.

Кроме того, на узле storage1 будет запущена служба ceph-mgr (служба диспетчера Ceph).

Развертывание Ceph-кластера будет выполняется на административной рабочей станции arm от имени пользователя с ролью администратора Ceph-кластера.

Для удобства развертывания, на административной рабочей станции arm в файле /etc/hosts указаны короткие имена административной рабочей станции и узлов кластера.

Подготовка к развертыванию Ceph-кластера

Перед началом развертывания на всех узлах Ceph-кластера и на административной рабочей станции необходимо выполнить действия, описанные ниже.

Установить пакеты python и ssh, если он не были ранее установлены:
sudo apt install python ssh
Разрешить автоматический запуск службы ssh, выполнив команду:
sudo systemctl enable --now ssh

Дальнейшие предварительные действия на узлах кластера при необходимости можно выполнить с рабочей станции, подключаясь через SSH от имени администратора системы.
Создать учетную запись пользователя с ролью администратора Ceph-кластера, например, cephadmin:
sudo adduser cephadmin
В результате появится диалог, в котором необходимо задать пароль пользователя и ввести дополнительную информацию. По окончании диалога необходимо ответить "y" ("Да").
Предоставить созданной учетной записи пользователя cephadmin возможность использовать привилегии суперпользователя (sudo) без запроса пароля, последовательно выполнив следующие команды:
echo "cephadmin ALL = (root) NOPASSWD:ALL" | sudo tee /etc/sudoers.d/cephadmin
sudo chmod 0440 /etc/sudoers.d/cephadmin
Задать высокий уровень целостности для созданного пользователя cephadmin:
sudo pdpl-user -i 63 cephadmin

Если в качестве узла Ceph-кластера выступает сервер с установленной службой узла виртуализации (гиперконвергентный сценарий развертывания), то для пользователя cephadmin необходимо задать уровень целостности равный 127.

Развертывание Ceph-кластера

Развертывание Ceph-кластера с помощью инструмента командной строки ceph-deploy выполняется на административной рабочей станции (arm) от имени пользователя с ролью администратора Ceph-кластера (cephadmin).

Недопустимо использование инструмента командной строки ceph-deploy от имени суперпользователя (с sudo или же от имени пользователя root).

Для развертывания Ceph-кластера необходимо выполнить действия, описанные ниже.

Сгенерировать ssh-ключи (публичный и приватный) командой:
ssh-keygen
Скопировать публичный ключ на все узлы кластера, например, командой:
for N in $(seq 1 3); do ssh-copy-id cephadmin@storage$N; done
В ходе выполнения команд для каждого узла кластера необходимо ответить "y" ("Да") и указать пароль пользователя cephadmin.
Скопировать ssh-ключ для беспарольного доступа к самой административной станции:
ssh-copy-id cephadmin@arm
Установить инструмент командной строки ceph-deploy:
sudo apt install ceph-deploy
Установить базовые компоненты Ceph на узлах кластера. Для этого на фронтальной машине выполнить команду:
ceph-deploy --username cephadmin install --mon --osd storage1 storage2 storage3
Параметры --mon и --osd определяют компоненты Ceph, необходимые для установки. Если эти параметры не указаны, будут установлены все компоненты Ceph.
Перезагрузить узлы кластера, например, командой:
for N in $(seq 1 3); do ssh cephadmin@storage$N sudo reboot; done
Установить на узле storage1 дополнительный компонент ceph-mgr (служба диспетчера Ceph). Для этого на административной рабочей станции выполнить команду:
ceph-deploy --username cephadmin install --mgr storage1
Создать новый кластер Ceph, указав в команде узлы кластера, на которых в дальнейшем будут инициализированы первоначальные мониторы:
ceph-deploy --username cephadmin new storage1 storage2 storage3
После выполнения команды в домашнем каталоге пользователя cephadmin будут созданы конфигурационный файл ceph.conf и keyring-файл мониторов.
Инициализировать мониторы на ранее указанных узлах кластера выполнив команду:
ceph-deploy --username cephadmin mon create-initial
Зарегистрировать службу диспетчера Ceph на узле storage1. Для этого на административной рабочей станции выполнить команду:
ceph-deploy --username cephadmin mgr create storage1
Создать OSD на дисках /dev/sdb узлов кластера и добавить их в кластер используя команды:
ceph-deploy --username cephadmin osd create --data /dev/sdb storage1
ceph-deploy --username cephadmin osd create --data /dev/sdb storage2
ceph-deploy --username cephadmin osd create --data /dev/sdb storage3
Установить клиентские инструментальные средства Ceph на административную рабочую станцию arm:
ceph-deploy --username cephadmin install --cli arm
Указать, что в качестве административной будет выступать рабочая станция arm:
ceph-deploy admin arm
После завершения развертывания кластера Ceph проверить его состояние можно используя команду:
sudo ceph -s
Пример вывода после выполнения команды:
```
cluster:
  id:     8ecf49d8-b926-4096-8429-3e39502a6dca
  health: HEALTH_WARN
          mons are allowing insecure global_id reclaim
 
services:
  mon: 3 daemons, quorum storage1,storage2,storage3 (age 24m)
  mgr: storage1(active, since 19m)
  osd: 3 osds: 3 up (since 16m), 3 in (since 16m)
 
data:
  pools:   1 pools, 1 pgs
  objects: 0 objects, 0 B
  usage:   15 MiB used, 72 GiB / 72 GiB avail
  pgs:     1 active+clean
```
CODE
Сообщение вида:
```
mons are allowing insecure global_id reclaim
```
CODE
можно игнорировать (это предупреждение о возможной эксплуатации уязвимости). Чтобы исключить вывод этого предупреждения необходимо:
- выполнить команду:
  sudo ceph config set mon auth_allow_insecure_global_id_reclaim false
- перезагрузить службу Ceph командой:
  sudo systemctl restart ceph.target

Дополнительная настройка Ceph-кластера для использования в ПК СВ

Дополнительно на административной рабочей станции от имени пользователя с ролью администратора Ceph-кластера необходимо выполнить действия, описанные ниже.

Распределить конфигурационные файлы на узлы Ceph-кластера, например, с использованием инструмента командной строки ceph-deploy:
ceph-deploy --username <администратор_Ceph-кластера> config push <узел_кластера-1> <узел_кластера-2> ... <узел_кластера-N>

Пример команды для Ceph-кластера, развертывание которого описано в подразделе Пример развертывания Ceph-кластера с помощью инструмента командной строки ceph-deploy.
ceph-deploy --username cephadmin config push storage1 storage2 storage3
Создать пул для облачных хранилищ, указав наименование пула one:
sudo ceph osd pool create one <количество_групп>
где <количество_групп> – количество групп в пуле, которое определяется по следующей формуле: ((Общее количество OSD * 100) / Уровень репликации) с округлением до ближайшей степени 2 в сторону увеличения.

Пример

В случае для трех узлов Ceph-кластера:
(3 OSD * 100) / 3 = 100 (округляется до 128)
Таким образом, количество групп в пуле должно быть равным 128.

Пример вывода после успешного выполнения команды:
```
pool 'one' created
```
CODE
Настроить пул "one" на работу с RBD:
sudo ceph osd pool application enable one rbd
Пример вывода после успешного выполнения команды:
```
enabled application 'rbd' on pool 'one'
```
CODE
Создать Ceph-пользователя, который будет иметь доступ к пулу хранилищ. Данный пользователь будет также использоваться службой libvirt для доступа к образам дисков. Для того чтобы создать пользователя, например, с именем libvirt, необходимо выполнить команду:
sudo ceph auth get-or-create client.libvirt mon 'profile rbd' osd 'profile rbd pool=one'
Пример вывода после успешного выполнения команды:
```
[client.libvirt]
        key = AQAS8hJkyaa9FxAAnRqI2RTD1nqmOcJLxPRWNg==
```
CODE
Префикс client означает, что команда выполняется в отношении логической сущности "пользователь".
Получить копию ключа Ceph-пользователя для последующей настройки службы узла виртуализации:
sudo ceph auth get-key client.libvirt | tee client.libvirt.key
Пример вывода после успешного выполнения команды:
```
AQAS8hJkyaa9FxAAnRqI2RTD1nqmOcJLxPRWNg==
```
CODE
Экспортировать набор ключей Ceph-пользователя в файл ceph.client.libvirt.keyring:
sudo ceph auth get client.libvirt -o ceph.client.libvirt.keyring
Пример вывода после успешного выполнения команды:
```
exported keyring for client.libvirt
```
CODE

Настройка фронтальной машины для работы с Ceph-кластером

Для фронтальной машины не требуется специальная настройка. Фронтальная машина будет выполнять доступ к Ceph-кластеру через узлы виртуализации, настроенные на использование Ceph-кластера (параметр BRIDGE_LIST, который указывается при регистрации хранилища).

Настройка узла виртуализации для работы с Ceph-кластером

Для использования Ceph-кластера на административной рабочей станции от имени пользователя с ролью администратора Ceph-кластера необходимо выполнить действия, описанные ниже.

Cкопировать набор ключей Ceph-пользователя (в рассматриваемом примере – ceph.client.libvirt.keyring) на все узлы виртуализации в каталог /etc/ceph:
scp ceph.client.libvirt.keyring <администратор>@<узел_виртуализации>:/tmp
ssh <администратор>@<узел_виртуализации> "sudo mv /tmp/ceph.client.libvirt.keyring /etc/ceph"
где:
- <администратор> – учетная запись локального администратора сервера, на котором развернута служба узла виртуализации;
- <узел_виртуализации> – сетевое имя или IP-адрес сервера, на котором развернута служба узла виртуализации.
Cкопировать ключ Ceph-пользователя (в рассматриваемом примере client.libvirt.key) на все узлы виртуализации в каталог в каталог /var/lib/one:
scp client.libvirt.key <администратор>@<узел_виртуализации>:/tmp
ssh <администратор>@<узел_виртуализации> "sudo mv /tmp/client.libvirt.key /var/lib/one"
где:
- <администратор> – учетная запись локального администратора сервера, на котором развернута служба узла виртуализации;
- <узел_виртуализации> – сетевое имя или IP-адрес сервера, на котором развернута служба узла виртуализации.
Cгенерировать универсальный уникальный идентификатор (UUID) и сохранить его в файл secret.xml:
UUID=$(uuidgen)
cat > secret.xml <<EOF
<secret ephemeral='no' private='no'>
<uuid>$UUID</uuid>
<usage type='ceph'>
<name>client.libvirt secret</name>
</usage>
</secret>
EOF
Cкопировать файл secret.xml на все узлы виртуализации в каталог /var/lib/one/:
scp secret.xml <администратор>@<узел_виртуализации>:/tmp
ssh <администратор>@<узел_виртуализации> "sudo mv /tmp/secret.xml /var/lib/one/"
где:
- <администратор> – учетная запись локального администратора сервера, на котором развернута служба узла виртуализации;
- <узел_виртуализации> – сетевое имя или IP-адрес сервера, на котором развернута служба узла виртуализации.
На всех узлах виртуализации задать секретный ключ службы libvirt, используя файл secret.xml:
ssh <администратор>@<узел_виртуализации> "sudo virsh -c qemu:///system secret-define /var/lib/one/secret.xml"
Пример вывода после успешного выполнения команды:
```
Секрет c84b8321-6d49-4b43-8d1b-0efc1686edc4 создан
```
CODE
На всех узлах виртуализации связать секретный ключ службы libvirt и ключ Ceph-пользователя:
ssh <администратор>@<узел_виртуализации> "sudo virsh -c qemu:///system secret-set-value --secret $UUID --file /var/lib/one/client.libvirt.key"
Пример вывода после успешного выполнения команды:
```
Значение установлено
```
CODE
Убедиться в том, что Ceph-пользователь (с наименованием libvirt) имеет корректные настройки на узле виртуализации, выполнив команду:
ssh <администратор>@<узел_виртуализации> "sudo rbd ls -p one --id libvirt"
результатом выполнения команды должен быть пустой вывод без ошибок.
Убедиться в том, что на узлах выделено достаточно места для хранения вспомогательных файлов виртуальных машин, таких как context-диски, файлы развертывания и файлы контрольной точки.

Регистрация хранилищ

Параметры хранилищ

Для использования Ceph-кластера в качестве облачного хранилища необходимо зарегистрировать системное хранилище и хранилище образов. Оба хранилища совместно используют одни и те же параметры конфигурации, приведенные в таблице ниже, и Ceph-пул.

Общие параметры конфигурации, используемые при регистрации облачного хранилища Ceph:

Параметр	Описание	Обязательный
`NAME`	Имя хранилища	ДА
`POOL_NAME`	Имя Ceph-пула	ДА
`CEPH_USER`	Имя Ceph-пользователя, используемое службами `libvirt` и `rbd`	ДА
`CEPH_KEY`	Полный путь файла секретного ключа для пользователя, если не используется стандартный файл (`/var/lib/one/client.libvirt.key`)	НЕТ
`CEPH_CONF`	Нестандартный конфигурационный файл Ceph, если необходим	НЕТ
`RBD_FORMAT`	формат RBD (по умолчанию будет использоваться RBD формата 2)	НЕТ
`BRIDGE_LIST`	Разделенный пробелами список узлов виртуализации, настроенных на использование Ceph-кластера	ДА
`CEPH_HOST`	Разделенный пробелами список узлов Ceph-кластера, с инициированным службой монитора (MON)	ДА
`CEPH_SECRET`	Универсальный уникальный идентификатор (UUID) секретного ключа `libvirt`	ДА

Значение UUID можно скопировать из файла /var/lib/one/secret.xml на фронтальной машине.

При регистрации системного хранилища дополнительно к общим параметрам, устанавливаются значения следующих параметров:

Параметр	Значение	Обязательный
`TYPE`	`SYSTEM_DS`	ДА
`TM_MAD`	`ceph`	ДА

При регистрации хранилища образов дополнительно к общим параметрам, устанавливаются значения следующих параметров:

Параметр	Значение	Обязательный
`TYPE`	`IMAGE_DS`	ДА
`DS_MAD`	`ceph`	ДА
`TM_MAD`	`ceph`	ДА
`DISK_TYPE`	`RBD`	ДА

Регистрация хранилищ в интерфейсе командной строки

Регистрация системного хранилища

Для регистрации хранилища используется следующая команда:

onedatastore create <имя_файла>

где <имя_файла> – наименование файла, в котором указаны значения параметров хранилища.

Пример

Регистрация системного хранилища на базе Ceph-кластера, развертывание которого описано в подразделе Пример развертывания Ceph-кластера с помощью инструмента командной строки ceph-deploy.

Создать файл systemds.txt следующего содержания:

NAME		= ceph_system 
POOL_NAME	= one 
CEPH_USER	= libvirt
BRIDGE_LIST = "oneserver"
CEPH_HOST	= "storage1 storage2 storage3"
CEPH_SECRET = "c84b8321-6d49-4b43-8d1b-0efc1686edc4"

TYPE		= SYSTEM_DS 
TM_MAD		= ceph

CODE

Выполнить команду:
onedatastore create systemds.txt
После выполнения команды будет выведен идентификатор созданного хранилища, например:
```
ID: 100
```
CODE

Регистрация хранилища образов

Для регистрации хранилища используется следующая команда:

onedatastore create <имя_файла>

где <имя_файла> – наименование файла, в котором указаны значения параметров хранилища.

Пример

Пример для Ceph-кластера, развертывание которого описано в подразделе Пример развертывания Ceph-кластера с помощью инструмента командной строки ceph-deploy. Регистрация хранилища образов с использованием конфигурационного файла:

Создать файл imageds.txt следующего содержания:

NAME 		= "ceph_images" 
POOL_NAME	= one 
CEPH_USER	= libvirt
BRIDGE_LIST = "oneserver"
CEPH_HOST	= "storage1 storage2 storage3"
CEPH_SECRET = "c84b8321-6d49-4b43-8d1b-0efc1686edc4"

TYPE		= IMAGE_DS 
DS_MAD 		= ceph 
TM_MAD 		= ceph
DISK_TYPE 	= RBD

CODE

Выполнить команду:
onedatastore create imageds.txt
После выполнения команды будет выведен идентификатор созданного хранилища, например:
```
ID: 101
```
CODE

Регистрация хранилищ в веб-интерфейсе ПК СВ

Регистрация системного хранилища

В веб-интерфейсе ПК СВ в меню слева выбрать пункт меню Хранилище — Хранилища и на открывшейся странице Хранилища нажать на кнопку [+], а затем в открывшемся меню выбрать пункт Создать.
На открывшейся странице Создать хранилище зарегистрировать хранилище одним из способов:
- во вкладке Расширенный указать непосредственно значения параметров хранилища;
- во вкладке Мастер настройки:
  - в поле Название задать наименование хранилища;
  - в выпадающем списке Тип хранилища выбрать значение Ceph;
  - установить флаг Система;
  - прокрутить страницу Создать хранилище ниже;
  - в поле Список мостов на узле через пробел перечислить узлы виртуализации, настроенные на использование Ceph-кластера;
  - в поле Пул Ceph для хранения образов ввести наименование пула, созданного для хранилища;
  - в поле Пользователь Ceph ввести имя Ceph-пользователя;
  - в поле Узел Ceph через пробел перечислить узлы кластера Ceph, на которых инициирована служба монитора (MON);
  - в поле Ceph секрет ввести значение универсального уникального идентификатора (UUID).
    
    Значение UUID можно скопировать из файла /var/lib/one/secret.xml.
    
    Пример для Ceph-кластера, развертывание которого описано в подразделе Пример развертывания Ceph-кластера с помощью инструмента командной строки ceph-deploy.
На странице Создать хранилище нажать на кнопку [Создать].
Дождаться когда на странице Хранилища для созданного хранилища отобразить актуальный размер.

В представленном примере системному хранилищу ceph_system присвоен идентификатор 100.

Регистрация хранилища образов

В веб-интерфейсе ПК СВ в меню слева выбрать пункт меню Хранилище — Хранилища и на открывшейся странице Хранилища нажать на кнопку [+], а затем в открывшемся меню выбрать пункт Создать.
На открывшейся странице Создать хранилище зарегистрировать хранилище одним из способов:
- во вкладке Расширенный указать непосредственно значения параметров хранилища;
- во вкладке Мастер настройки:
  - в поле Название задать наименование хранилища;
  - в выпадающем списке Тип хранилища выбрать значение Ceph;
  - установить флаг Образы;
  - прокрутить страницу Создать хранилище ниже;
  - в поле Список мостов на узле через пробел перечислить узлы виртуализации, настроенные на использование Ceph-кластера;
  - в поле Пул Ceph для хранения образов ввести наименование пула, созданного для хранилища;
  - в поле Пользователь Ceph ввести имя Ceph-пользователя;
  - в поле Узел Ceph через пробел перечислить узлы кластера Ceph, на которых инициирована служба монитора (MON);
  - в поле Ceph секрет ввести значение универсального уникального идентификатора (UUID).
    
    Значение UUID можно скопировать из файла /var/lib/one/secret.xml.
    
    Пример для Ceph-кластера, развертывание которого описано в подразделе Пример развертывания Ceph-кластера с помощью инструмента командной строки ceph-deploy.
На странице Создать хранилище нажать на кнопку [Создать].
Дождаться когда на странице Хранилища для созданного хранилища отобразить актуальный размер.
В представленном примере хранилищу образов ceph_images присвоен идентификатор 101.