Ceph企業級分布式存儲：原理與工程實踐（簡體書）

為什麼寫作本書
本書的幾位作者都曾在大型企業工作，技術方面各有所長，在企業項目規劃和交付過程中都積累了很多經驗。一次偶然的機會，我們談論起分散式存儲話題，談到系統落地的各種困難，為企業客戶做的各種努力，以及未來這項技術的發展趨勢，一致覺得寫一本關於分散式存儲的書把工程實踐經驗分享出來是一件有意義、有價值的事。
在雲計算、大資料、AI等技術的發展浪潮推動下，企業資料中心的資料存儲形式要求既要兼顧傳統業務的資料安全，又要保證雲計算平臺的資料安全，同時企業存儲選型還要兼顧性能、成本、易用性、擴展性等。Ceph作為分散式存儲方案，已經獲得全球眾多企業認可，在開源社區項目中的影響力巨大。在經過20多年的發展後，Ceph已經在性能和穩定性上取得了突破性進展。眾多企業已經開始嘗試將Ceph作為其資料中心分散式存儲的開源方案。但能完整地指導企業使用者落地分散式存儲的相關資料還很少，因此我們堅定了編寫本書的決心。
本書包括原理、實戰和應用，逐步引導企業落地Ceph，同時幫助企業相關人員在方案落地後對Ceph進行優化和持續運維，推動企業資料存儲方案的轉型，助力企業在雲計算、大資料、AI等技術上穩步發展。
讀者物件
本書適讀人群如下：
分散式存儲技術愛好者
企業系統管理員
企業雲資源管理員
企業平臺架構師
企業資料中心信息官
如何閱讀本書
本書分三部分進行講解，包括原理、實戰、應用。
原理部分（第1～4章）介紹Ceph的基本理論、實現原理，對初學者很有幫助。
實戰部分（第5～13章）介紹工程實踐、規劃集群、部署落地、使用及容災，以及如何落地Ceph集群並對其進行運營，對投產人員和愛好者有著很重要的指導意義。
應用部分（第14～16章）主要講解Ceph集群工程實踐示例，例如搭建企業雲盤以及Ceph和OpenShift、OpenStack等平臺的集成，介紹集成時使用的主要技術手段，對具體應用相關技術的專家有很重要的指導意義。
如果你對Ceph集群瞭解較少，可以先從原理部分開始，掌握基本知識後，再通過實戰部分構建自己的Ceph集群，最後根據實際需求落地應用。實戰部分使用的開源Ceph方案在後續版本中會有所變動，但本書當前選定的版本仍然可以作為參考來指導Ceph的落地。
在線資源獲取
筆者在編寫過程中參考了Red Hat官方的相關技術文檔、Ceph的官方指導文檔。如果你在閱讀過程中有疑問，可以訪問如下網站獲取相關內容。
本書勘誤
由於Ceph更新很快，書中的內容無法與Ceph社區的最新內容同步，但這不影響你在閱讀過程中獲取相關經驗。如果對書中內容有疑問，歡迎發送郵件，我們可以共同討論。期待你的聯繫。
致謝
書稿終成，掩卷思量，飲水思源，在此，誠摯感謝在本書編寫期間提供幫助和支持的所有人。
首先，本書的成稿離不開眾多鮮活的客戶案例，在此感謝所有提供使用回饋的客戶和技術專家。你們的認可和支援為我們編寫本書提供了巨大動力。
其次，感謝各位領導、專家的大力支持，感謝你們提供的技術素材、推薦、評語、資源。各位領導、專家的支持讓我們堅定了寫書的信念，再次感謝你們。
最後，感謝讓本書得以付梓的幕後英雄，包括提供經驗指導的同人以及機械工業出版社華章公司的編輯。你們的付出使本書得以出版，感謝你們。

推薦序
前　言
第一部分　Ceph原理
第1章　Ceph概述2
1.1　軟件定義存儲2
1.1.1　基本概念介紹2
1.1.2　軟件定義存儲工作機制3
1.1.3　軟件定義存儲的優勢4
1.2　Ceph的發展史5
1.2.1　研究階段5
1.2.2　孵化階段6
1.2.3　商業化階段7
1.2.4　成熟階段8
1.3　Ceph的市場分析9
1.3.1　存儲形態的轉型9
1.3.2　存儲形態演變的特點10
1.3.3　軟件定義存儲的市場分析11
1.4　Ceph的適用場景12
1.4.1　分析類應用場景舉例13
1.4.2　IaaS雲平臺應用場景舉例14
1.4.3　富媒體和歸檔應用場景舉例15
1.4.4　企業檔同步和共享應用場景舉例16
1.4.5　服務器和應用程式存儲場景舉例17
1.5　軟件定義存儲的商業產品18
1.6　本章小結20
第2章　Ceph架構分析21
2.1　Ceph集群的組成架構21
2.2　Monitor節點分析23
2.2.1　Ceph Cluster Map25
2.2.2　Ceph Monitor的Quorum機制25
2.2.3　Ceph Monitor一致性25
2.3　OSD節點分析26
2.3.1　運行OSD所需服務器配置推薦26
2.3.2　OSD的Scrub29
2.3.3　回填OSD30
2.3.4　OSD恢復30
2.4　Manager節點分析30
2.5　Ceph物件存儲和物件閘道31
2.5.1　物件存儲31
2.5.2　物件閘道32
2.6　檔存儲中繼資料節點分析33
2.6.1　Ceph檔存儲34
2.6.2　CephFS限制因素34
2.7　iSCSI閘道節點分析36
2.8　本章小結36
第3章　Ceph核心技術元件37
3.1　Ceph的關鍵特性37
3.2　存儲池39
3.2.1　Ceph技術組件的全景架構39
3.2.2　存儲池定義的內容40
3.3　Ceph認證41
3.4　Ceph放置組42
3.4.1　PG基本概念42
3.4.2　放置組的計算方法43
3.4.3　PG和PGP的區別45
3.5　CRUSH算法46
3.6　Ceph資料副本49
3.7　Ceph糾刪碼49
3.8　Ceph物件存儲技術51
3.8.1　FileStore技術52
3.8.2　BlueStore技術54
3.9　Ceph心跳檢查55
3.10　Ceph Peering56
3.11　Ceph資料再平衡56
3.12　Ceph資料完整性57
3.13　本章小結58
第4章　Ceph用戶端組件59
4.1　Ceph支援的用戶端類型59
4.2　Ceph用戶端的Watch/Notify機制60
4.3　Ceph用戶端的獨佔鎖61
4.4　Ceph用戶端的物件映射62
4.5　Ceph用戶端的資料條帶化63
4.6　本章小結65
第二部分　Ceph實戰
第5章　Ceph集群規劃68
5.1　版本規劃68
5.2　基礎環境規劃69
5.2.1　推薦使用的作業系統69
5.2.2　限制條件70
5.2.3　主要支持的特性71
5.3　服務器規劃71
5.3.1　追求良好的IOPS的場景71
5.3.2　追求良好的輸送量場景72
5.3.3　追求低成本、高容量的場景73
5.3.4　實驗環境下服務器的最小配置73
5.4　組網規劃74
5.4.1　組網規劃建議74
5.4.2　Ceph消息通信框架76
5.4.3　防火牆規劃76
5.5　本章小結77
第6章　Ceph集群安裝部署78
6.1　基礎環境準備78
6.1.1　創建虛擬機器79
6.1.2　配置服務器80
6.2　準備安裝介質81
6.3　安裝前檢查82
6.4　安裝Ceph85
6.5　集群檢查92
6.6　本章小結101
第7章　使用Ceph物件存儲102
7.1　部署物件閘道102
7.2　通過S3接口使用物件存儲105
7.3　本章小結109
第8章　使用Ceph塊存儲110
8.1　創建和刪除池110
8.2　RBD設備的配置及使用112
8.3　RBD快照114
8.4　RBD Image克隆116
8.5　RBD Image數據的導入/匯出117
8.6　本章小結117
第9章　使用Ceph檔存儲118
9.1　部署MDS118
9.2　使用CephFS120
9.3　CephFS擴展屬性121
9.4　本章小結123
第10章　管理Ceph集群124
10.1　Ceph的常用命令124
10.2　配置CRUSH Map129
10.3　添加磁片134
10.4　刪除磁片137
10.5　本章小結138
第11章　Ceph容災140
11.1　物件存儲容災 141
11.1.1　物件存儲容災概述141
11.1.2　Ceph物件閘道多網站介紹141
11.1.3　配置多網站物件閘道實現容災142
11.2　RBD塊存儲容災157
11.2.1　資料複製方向157
11.2.2　資料複製模式159
11.2.3　配置RBD Mirror159
11.3　檔存儲容災164
11.4　本章小結164
第12章　調優方法165
12.1　性能測試工具166
12.2　測試用例167
12.2.1　RBD測試用例167
12.2.2　網絡測試用例170
12.2.3　物件存儲測試171
12.2.4　RADOS測試用例172
12.3　推薦的調優方向174
12.3.1　硬體調優174
12.3.2　網絡調優176
12.3.3　內存調優178
12.3.4　Scrub179
12.3.5　Ceph配置參數調優179
12.4　本章小結180
第13章　故障定位方法181
13.1　獲取集群狀態181
13.2　診斷Monitor問題183
13.3　診斷物件問題184
13.4　資料平衡185
13.5　重要檔目錄185
13.6　使用Ceph集群的注意事