Ceph RBD mirror介绍以及原理分析

1.Ceph RBD mirror简介

Ceph采用的是强一致性同步模型，所有副本都必须完成写操作才算一次写入成功，这就导致不能很好地支持跨域部署，因为如果副本在异地，网络延迟就会很大，拖垮整个集群的写性能。因此，Ceph集群很少有跨域部署的，也就缺乏异地容灾。Ceph RBD mirror是Ceph Jewel版本引入的新功能，支持两个Ceph集群数据同步，其原理非常类似mysql的主从同步机制，前者基于journaling，后者基于binlog,二者都是基于日志回放完成主从同步的。

2.Ceph RBD mirror配置

2.1 环境准备

体验Ceph RBD mirror功能，必须准备好以下环境：

• Ceph版本Jewel或以上。
• 两个Ceph集群，并且这两个集群可以互通。
• Ceph集群开启journal特性。

我们知道一个ceph client节点可以同时访问多个Ceph集群，所有的ceph命令都可以通过-–cluster参数指定集群名字(更确切地说应该是一个命名空间)，不指定该参数，则默认值为ceph，集群名字是通过/etc/ceph目录下的配置文件名区分的，/etc/ceph/ceph.conf对应名称为ceph的集群名配置，而/etc/ceph/openstack.conf则对应名称为openstack的Ceph集群。密钥文件命名也一样。

假设我们在server-31、server-32上都部署了两套独立的allinone ceph环境，分别命名为31节点、32节点，这两个环境的ceph版本都是Jewel。在31节点上同时访问这两个ceph集群，只需要复制配置文件到/etc/ceph目录下即可，并且指定配置文件和密钥文件名，如下:

cd /etc/ceph 
cp ceph.conf server-31.conf 
cp ceph.client.admin.keyring server-31.client.admin.keyring 
scp server-32:/etc/ceph/ceph.conf server-32.conf 
scp server-32:/etc/ceph/ceph.client.admin.keyring server-32.client.admin.keyring 

最后ceph配置如下:

[root@server-31 ceph]# ll server* 
-rw-r--r-- 1 root root 137 Jan 23 11:58 server-31.client.admin.keyring 
-rw-r--r-- 1 root root 497 Jan 23 11:59 server-31.conf 
-rw-r--r-- 1 root root 129 Jan 23 11:28 server-32.client.admin.keyring 
-rw-r--r-- 1 root root 276 Jan 23 11:33 server-32.conf 

请确认ceph用户具有读权限，否则服务起不来

验证：

[root@server-31 ceph]# ceph --cluster server-31 df 
GLOBAL: 
    SIZE     AVAIL     RAW USED     %RAW USED 
    249G      235G       14669M          5.74 
POOLS: 
    NAME              ID     USED     %USED     MAX AVAIL     OBJECTS 
    openstack         5      169M      0.07          235G          81 
    rbd               6         0         0          235G           0 
    int32bit-test     8      1040         0          235G          18 
[root@server-31 ceph]# ceph --cluster server-32 df 
GLOBAL: 
    SIZE     AVAIL     RAW USED     %RAW USED 
    249G      243G        6413M          2.51 
POOLS: 
    NAME              ID     USED     %USED     MAX AVAIL     OBJECTS 
    rbd               10      114         0          243G           4 
    int32bit-test     13      228         0          243G          10 

开启journaling功能，可以在创建RBD image时通过--image-feature参数指定，也可以通过配置文件设置默认开启的features，features通过一个无符号长整型数的位标识，参考CEPH RBD Features，代码如下:

#define RBD_FEATURE_LAYERING        (1ULL<<0) 
#define RBD_FEATURE_STRIPINGV2      (1ULL<<1) 
#define RBD_FEATURE_EXCLUSIVE_LOCK  (1ULL<<2) 
#define RBD_FEATURE_OBJECT_MAP      (1ULL<<3) 
#define RBD_FEATURE_FAST_DIFF           (1ULL<<4) 
#define RBD_FEATURE_DEEP_FLATTEN        (1ULL<<5) 
#define RBD_FEATURE_JOURNALING          (1ULL<<6) 
#define RBD_FEATURE_DATA_POOL           (1ULL<<7) 

我们设置default_rbd_features值为125，在所有的配置文件的[global]配置组下配置：

rbd_default_features = 125 

2.2 安装rbd-mirror服务

开启Ceph RBD mirror功能，必须额外安装rbd-mirror服务，CentOS下直接安装即可:

yum install -y rbd-mirror 

启动服务：

systemctl enable ceph-rbd-mirror@admin.service 
systemctl start ceph-rbd-mirror@admin.service 

以上@admin的admin是client的用户名，我们使用admin这个用户。

注意，以上操作，必须在31、32节点上都执行。

2.3 RBD mirror配置

RBD mirror既可以针对一个pool进行配置，此时pool的每一个image都会自动同步，也可以针对某一个RBD image进行mirror，此时只会同步该指定的image，接下来以mirror pool为例。

首先在31、32节点上创建两个相同的pool:

systemctl enable ceph-rbd-mirror@admin.service 
systemctl start ceph-rbd-mirror@admin.service 

开启pool mirror功能:

rbd --cluster server-31 mirror pool enable int32bit-test pool 
rbd --cluster server-32 mirror pool enable int32bit-test pool 

分别设置peer集群，即需要同步的目标集群，这里我们设置他们互为peer:

rbd --cluster server-31 mirror pool peer add int32bit-test client.admin@server-32 
rbd --cluster server-32 mirror pool peer add int32bit-test client.admin@server-31 

查看peer状态:

# rbd -p int32bit-test mirror pool info 
Mode: pool 
Peers: 
  UUID                                 NAME      CLIENT 
  068cd9a1-a7ff-4120-8194-88261e37a39a server-32 client.admin 

在31集群上创建一个rbd image，并在server-32集群上查看是否同步:

rbd --cluster server-31 -p int32bit-test create rbd-mirror-test --size 1024 
rbd --cluster server-32 -p int32bit-test info rbd-mirror-test 
rbd image 'rbd-mirror-test': 
        size 1024 MB in 256 objects 
        order 22 (4096 kB objects) 
        block_name_prefix: rbd_data.ada71ca0c5fa 
        format: 2 
        features: layering, exclusive-lock, object-map, fast-diff, deep-flatten, journaling 
        flags: 
        journal: ada71ca0c5fa 
        mirroring state: enabled 
        mirroring global id: 163688ba-52fe-4610-a3d5-eb90c663bd4c 
        mirroring primary: false 

从结果上看，我们在server-31集群上创建的image已经同步到server-32上，并且从info中可以查看mirror信息。其中mirroring primary属性标明是否主image，只有primary image才能写，非primary image是只读的，不能进行写操作。通过rbd命令可以把主image降级为非primary image，或者把非primary image提升为prmary image，换句话说，rbd mirror不支持AA模式，只支持主备模式。除此之外，mirror目前只支持1对1，不支持一对多模式,即不能设置多个peer。

可以使用rbd mirror image status命令查看同步状态:

[root@server-31 int32bit]# rbd --cluster server-32 mirror image status int32bit-test/rbd-mirror-test 
rbd-mirror-test: 
  global_id:   163688ba-52fe-4610-a3d5-eb90c663bd4c 
  state:       up+syncing 
  description: bootstrapping, OPEN_LOCAL_IMAGE 
  last_update: 2017-01-24 11:42:37 

syncing表示正在同步，同步完成后状态为replaying。也可以通过rbd mirror pool status查看整个pool的同步状态:

# rbd --cluster server-32 mirror pool status  --verbose int32bit-test 
health: OK 
images: 5 total 
    4 replaying 
    1 stopped 
    ... 

当health为OK时，说明所有image同步完成。

2.4 关于map操作

当RBD image开启了某些高级特性后，内核可能不支持，因此不能执行rbd map操作，否则出现RBD image feature set mismatch错误。

# rbd map int32bit-test/mirror-test 
rbd: sysfs write failed 
RBD image feature set mismatch. You can disable features unsupported by the kernel with "rbd feature disable". 
In some cases useful info is found in syslog - try "dmesg | tail" or so. 

好在从J版本后，RBD支持将RBD image map为本地nbd设备，通过rbd nbd map命令即可映射为本地nbd设备。首先需要安装rbd-nbd模块:

yum install rbd-nbd 

map image到本地nbd设备:

# rbd nbd map int32bit-test/mirror-test 
/dev/nbd0 

安装文件系统后就可以挂载到本地文件系统了:

mkfs.ext4 /dev/nbd0 
mount /dev/nbd0 /mnt 

由此解决了无法map的问题。

3.Ceph RBD mirror原理介绍

Ceph RBD mirror原理其实和mysql的主从同步原理非常类似，简单地说就是通过日志进行回放(replay)。这里仅简单介绍下。

前面提到RBD mirror必须依赖于journeling特性，且需要额外部署rbd-mirror服务。

rbd-mirror服务负责不同Ceph集群的数据同步，当用户执行IO write操作时(必须写入primary image)，首先会尝试写入journal，一旦写入完成会向client发起ACK确认，此时开始执行底层的image写入操作，与此同时rbd-mirror开始根据journal执行回放操作，同步到远端的ceph集群中。如图所示:

需要注意的是，一旦同步出现脑裂情况，rbd-mirror将中止同步操作，此时你必须手动决定哪边的image是有用的，然后通过手动执行rbd mirror image resync命令恢复同步。

4.Ceph RBD mirror在Openstack上的实践

目前很多用户都会选择使用Ceph作为Openstack后端存储，对接Glance、Nova以及Cinder服务，甚至使用RGW对接Swift API。目前Openstack也对异地容灾支持也不太好，可选的多region方案也存在很多问题。Openstack异地容灾的关键是存储的容灾，即块设备容灾，这些包括了用户的所有虚拟机根磁盘、glance镜像以及cinder数据卷，DRBD是一种策略。如果能够把RBD mirror应用到Openstack中，或许能够解决异地容灾问题。

Openstack后端开启mirror功能，并不需要额外修改Openstack的配置，只需要部署rbd-mirror服务并对Openstack使用的pool开启mirror功能即可。

【本文是51CTO专栏作者“付广平”的原创文章，如需转载请通过51CTO获得联系】

戳这里，看该作者更多好文