大话Ceph--PG那点事儿

引言

PG,Placement Group,中文翻译为归置组,在ceph中是一个很重要的概念,这篇文章将对PG进行深入浅出的讲解。

PG是什么

PG就是目录!

我事先搭建了一个3个host, 每个host有3个OSD的集群,集群使用3副本,min_size为2。
集群状态如下:

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[root@ceph-1 ~]# ceph osd tree
ID WEIGHT TYPE NAME UP/DOWN REWEIGHT PRIMARY-AFFINITY
-1 17.90991 root default
-2 5.96997 host ceph-1
0 1.98999 osd.0 up 1.00000 1.00000
1 1.98999 osd.1 up 1.00000 1.00000
2 1.98999 osd.2 up 1.00000 1.00000
-4 5.96997 host ceph-2
3 1.98999 osd.3 up 1.00000 1.00000
4 1.98999 osd.4 up 1.00000 1.00000
5 1.98999 osd.5 up 1.00000 1.00000
-3 5.96997 host ceph-3
6 1.98999 osd.6 up 1.00000 1.00000
7 1.98999 osd.7 up 1.00000 1.00000
8 1.98999 osd.8 up 1.00000 1.00000

每一个pool都有一个id,系统默认生成的rbd池的id号为0,那么rbd池内的所有PG都会以0.开头,让我们看一下osd.0下面的current目录的内容:

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[root@ceph-1 ~]# ls /var/lib/ceph/osd/ceph-0/current/
0.0_head 0.1d_head 0.34_head 0.45_head 0.4e_head
....省略部分内容
0.af_head 0.bc_head 0.d0_head 0.e2_head 0.f4_head

每个OSD的current目录下都保存了部分的PG,而rbd池的PG以0.xxx_head的目录形式存在!

现在我们通过rados向集群写入一个文件(char.txt),在集群内保存名为char,通过下面的指令查看该文件实际保存的位置:

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[root@ceph-1 ~]# ceph osd map rbd char
osdmap e109 pool 'rbd' (0) object 'char' -> pg 0.98165844 (0.44) -> up ([0,7,4], p0) acting ([0,7,4], p0)

可见,文件会保存在PG 0.44中,而这个PG位于osd.0,osd.7,osd.4中,之所以有这里有三个OSD,是因为集群副本数为3,可以在0/7/4这三个OSD的current下找到0.44_head目录。而同一份文件(比如这里的char.txt)的三个副本会分别保存在这三个同名的PG中。

执行指令,将char.txt文件存入集群,并查看各个OSD的PG目录内容:

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[root@ceph-1 cluster]# rados -p rbd put char char.txt
[root@ceph-1 0.44_head]# pwd && ll
/var/lib/ceph/osd/ceph-0/current/0.44_head
-rw-r--r--. 1 root root 8 8月 25 01:38 char__head_98165844__0
-rw-r--r--. 1 root root 0 8月 24 23:40 __head_00000044__0
[root@ceph-2 0.44_head]# pwd && ll
/var/lib/ceph/osd/ceph-4/current/0.44_head
-rw-r--r-- 1 root root 8 8月 25 13:38 char__head_98165844__0
-rw-r--r-- 1 root root 0 8月 25 11:40 __head_00000044__0
[root@ceph-3 0.44_head]# pwd && ll
/var/lib/ceph/osd/ceph-7/current/0.44_head
-rw-r--r-- 1 root root 8 8月 25 13:38 char__head_98165844__0
-rw-r--r-- 1 root root 0 8月 25 11:40 __head_00000044__0

可见,这三个OSD保存了这个文件的三分副本,这就是ceph的多副本的基础,将一份数据保存成多个副本,按照一定规则分布在各个OSD中,而多副本的数据的一个特点就是,他们都保存在同名的PG下面,也就是同名的目录下。这样,我们就对PG有了一个直接的理解。

active+clean想说爱你不容易

active + clean是PG的健康状态,然而PG也会生病,有的是小感冒,有的则可能是一级伤残,下面就是集群进入恢复状态时的一个截图,这里面聚集了各种老弱病残,现在就来分析下每种病症的原因:
故障时的ceph -s截图

这里再次回忆下集群的配置:size = 3, min_size = 2

Degraded

降级:由上文可以得知,每个PG有三个副本,分别保存在不同的OSD中,在非故障情况下,这个PG是a+c状态,那么,如果保存0.44这个PG的osd.4挂掉了,这个PG是什么状态呢,操作如下:

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[root@ceph-2 ~]# service ceph stop osd.4
=== osd.4 ===
Stopping Ceph osd.4 on ceph-2...kill 6475...kill 6475...done
[root@ceph-2 ~]# ceph pg dump_stuck |egrep ^0.44
0.44 active+undersized+degraded [0,7] 0 [0,7] 0

这里我们前往ceph-2节点,手动停止了osd.4,然后查看此时pg 0.44的状态,可见,它此刻的状态是active+undersized+degraded,当一个PG所在的OSD挂掉之后,这个PG就会进入undersized+degraded状态,而后面的[0,7]的意义就是还有两个0.44的副本存活在osd.0和osd.7上。那么现在可以读取刚刚写入的那个文件吗?是可以正常读取的!

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[root@ceph-1 0.44_head]# rados -p rbd get char char.txt
[root@ceph-1 0.44_head]# cat char.txt
abcdefg

降级就是在发生了一些故障比如OSD挂掉之后,ceph将这个OSD上的所有PG标记为degraded,但是此时的集群还是可以正常读写数据的,降级的PG只是相当于小感冒而已,并不是严重的问题,而另一个词undersized,我的理解就是当前存活的PG 0.44数为2,小于副本数3,将其做此标记,也不是严重的问题。

Peered

那么,什么才是PG的大病呢,peered算是一个,刚刚我们关闭了osd.4,集群里还活着两个PG 0.44,现在我们关闭osd.7,查看下0.44的状态:

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[root@ceph-3 0.44_head]# service ceph stop osd.7
=== osd.7 ===
Stopping Ceph osd.7 on ceph-3...kill 5986...kill 5986...done
[root@ceph-2 ~]# ceph pg dump_stuck |egrep ^0.44
0.44 undersized+degraded+peered [0] 0 [0] 0

可见,现在只剩下独苗苗活在osd.0上了,并且0.44还多了一个状态:peered,英文的意思是仔细看,这里我们可以理解成协商、搜索,这时候读取char.txt文件,会发现指令会卡在那个地方一直不动,如此来解释min_size的作用,在ceph中,它的全名叫做osd_pool_default_min_size,这里大家就会问了,不是还活着一个呢吗,为什么就不能读取内容了,因为我们设置的min_size=2,在ceph中的意义就是,如果存活数少于2了,比如这里的1 ,那么ceph就不会响应外部的IO请求。

在这里如果执行指令,将min_size设置为1:

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[root@ceph-2 ~]# ceph osd pool set rbd min_size 1
[root@ceph-2 ~]# ceph pg dump_stuck |egrep ^0.44
0.44 active+undersized+degraded [0] 0 [0] 0

可以看到,0.44没有了peered状态,并且文件可以正常读写了,因为min_size=1时,只要集群里面有一份副本活着,那就可以响应外部的IO请求。

peered,我们这里可以将它理解成它在等待其他兄弟姐妹上线,这里也就是osd.4和osd.7的任意一个上线就可以去除这个状态了,处于peered状态的PG是不能响应外部的请求的,外部就会觉得卡卡的。

Remapped

ceph强大的自我恢复能力,是我们选择它的一个重要原因,在上面的试验中,我们关闭了两个OSD,但是至少还有一个PG 0.44存活在osd.0上,如果那两个盘真的坏了,ceph还是可以将这份仅存的数据恢复到别的OSD上的。

在OSD挂掉5min(default 300s)之后,这个OSD会被标记为out状态,可以理解为ceph认为这个OSD已经不属于集群了,然后就会把PG 0.44 map到别的OSD上去,这个map也是按照一定的规则的,重映射之后呢,就会在另外两个OSD上找到0.44这个PG,而这只是创建了这个目录而已,丢失的数据是要从仅存的OSD上回填到新的OSD上的,处于回填状态的PG就会被标记为backfilling

所以当一个PG处于remapped+backfilling状态时,可以认为其处于自我克隆复制的自愈过程。

Recover

这里我们先来做一个实验,首先开启所有OSD使得集群处于健康状态,然后前往osd.4的PG 0.44下面删除char__head_98165844__0这个文件,再通知ceph扫描(scrub)这个PG:

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[root@ceph-2 0.44_head]# pwd && rm -f char__head_98165844__0
/var/lib/ceph/osd/ceph-4/current/0.44_head
[root@ceph-2 0.44_head]# ceph pg scrub 0.44
[root@ceph-2 0.44_head]# ceph pg dump |egrep ^0.44
active+clean+inconsistent [0,7,4] 0 [0,7,4] 0

可见,0.44多了个inconsistent状态,顾名思义,ceph发现了这个PG的不一致状态,这样就可以理解这个状态的意义了。

想要修复丢失的文件呢,只需要执行ceph pg repair 0.44,ceph就会从别的副本中将丢失的文件拷贝过来,这也是ceph自愈的一个情形。

现在再假设一个情形,在osd.4挂掉的过程中呢,我们对char文件进行了写操作,因为集群内还存在着两个副本,是可以正常写入的,但是osd.4内的数据并没有得到更新,过了一会,osd.4上线了,ceph就发现,osd.4的char文件是陈旧的,就通过别的OSD向osd.4进行数据的恢复,使其数据为最新的,而这个恢复的过程中,PG就会被标记为recover

总结

至此,我们对PG在磁盘的具体意义进行了分析,相信大家也对PG有了更深入的理解,同时,对常见的PG状态进行了剖析,今后看到了长长的病例单也不会有所畏惧了。
最后,本文对PG状态的解释都基于作者对ceph浅显的理解,如果有错误的地