Ceph 是一个开源的分布式存储系统，旨在为对象存储、块存储和文件存储提供统一的解决方案。随着数字时代数据生成量的激增，对可扩展且高效的存储解决方案的需求从未如此迫切。Ceph 通过其高度灵活的架构满足了这一需求，使得组织能够管理大量的数据，这些数据被分布到大规模且可扩展的集群中。凭借其动态扩展存储资源的能力，Ceph 在云原生环境中变得越来越重要和实用，尤其是在与 Kubernetes 等容器编排平台结合使用时，Ceph 更加凸显其价值。

Ceph旨在解决的主要挑战源于传统存储系统的限制。组织经常因旧的存储解决方案无法有效扩展以适应增长的数据需求而困扰。传统系统在扩展容量时需要大量额外开销，这使得它们在动态环境中变得低效且昂贵。此外，这些系统通常缺乏必要的冗余和容错机制，在硬件故障时，组织容易遭受数据丢失。

此外，云计算和微服务架构的兴起提高了对能够快速部署和扩展的存储解决方案的需求。大数据、人工智能（AI）和机器学习（ML）等领域的应用需要高效且经济实惠的存储解决方案，能够处理需要满足不同性能需求的大数据集。Ceph 的创建目的是提供一个可靠且可扩展的存储系统，以解决这些挑战并满足现代应用的需求。

Kubernetes 作为领先的容器编排工具，在分布式环境中管理存储时带来了独特的挑战。其中一个主要挑战是 Kubernetes 工作负载的动态特性，容器可以依据需求被创建、扩展或终止。这要求存储解决方案能够快速分配并撤销资源，同时确保分布式节点间的数据一致性。

另一个挑战是确保数据在分布式系统中的高可用性和持久性。即使某些节点发生故障或变得不可达，系统也必须确保数据的一致性和高可用性。在 Kubernetes 中，这一点尤为重要，因为 Kubernetes 中的应用程序需要能够抵御节点故障。

最后，Kubernetes 的无状态特性使得持久存储的需求变得复杂。按设计来说，容器本身不会维持状态，这就需要能够独立于单个容器实例生命周期的持久卷。集成像 Ceph 这样的强大存储解决方案，对于有效管理这些持久存储需求非常重要。

Ceph 通过其独特的架构和功能，提供了一套全面的解决方案，以解决 Kubernetes 分布式存储的难题。Ceph 的核心是 RADOS（可靠自主分布式对象存储），它作为数据分布、复制和自我修复的基础。这种架构让 Ceph 能够在多个节点之间处理大量数据，同时保证数据冗余和容错性。

参考来源: Ceph文件系统技术介绍 https://www.ambedded.com.tw/en/technology/tech_ceph-file-system.html.

Ceph通过数据复制和擦除编码来实现高可用性。复制涉及在不同节点上创建数据的多个副本，以防节点故障导致的数据丢失。擦除编码提供了一种更节省存储空间的替代方法，它将数据分割成片段，利用冗余数据进行扩展，并在集群中分布这些片段。这种做法可以最小化存储开销，同时提高数据的耐久性。

Ceph与Kubernetes的集成是通过开源的云原生存储编排器Rook来实现的。Rook自动处理Ceph集群在Kubernetes环境中的部署、扩展和管理过程，使开发人员和运维人员能够更轻松地管理存储资源。Rook支持存储资源的动态分配，使得应用程序能够根据需要请求存储。通过Kubernetes的持久卷（PV）和持久卷声明（PVC）机制，应用程序可以按需请求存储。

Ceph 架构支持多种存储类型，包括块存储类型（如 RBD 提供）、文件存储类型（如 CephFS 提供）和对象存储类型（如 RGW 提供）。这种灵活性让组织可以根据应用需求定制存储方案，确保他们能有效应对各种工作负载需求。

来源: 原文链接: https://www.cloudops.com/blog/the-ultimate-rook-and-ceph-survival-guide/ 终极 Rook 和 Ceph 生存指南

将 Ceph 与 Kubernetes 集成可以增强其作为云原生应用存储解决方案的能力。Rook 在 Kubernetes 中作为 Ceph 的操作员，简化了 Ceph 集群部署和管理的复杂性。通过作为抽象层，Rook 允许用户利用 Kubernetes 的内置功能，同时处理 Ceph 的细节。

在 Kubernetes 中，持久存储通过使用持久卷 (Persistent Volumes, PV) 和持久卷声明 (Persistent Volume Claims, PVC) 来管理。当应用程序需要存储时，它可以请求一个 PVC，Rook 会将 PVC 转换为 Ceph 集群中的相应存储资源。这种动态供应消除了手动干预的需求，大大减少了操作负担。

另外，Ceph支持多种存储类，允许开发人员为其存储需求定义特定参数。例如，用户可以指定不同的性能层、复制因子和访问方式来针对块和文件存储。这种定制程度确保应用程序可以根据其独特的使用需求高效地利用可用的存储资源。

Ceph的自愈能力尤其在Kubernetes环境中显得尤为重要。一旦某个节点发生故障，Ceph会自动重新分配数据，以确保数据的冗余和系统的可用性。这种特性对于在Kubernetes中运行的应用程序至关重要，因为高可用性通常被视为基本要求。

来源: https://www.ambedded.com.tw/en/technology/tech_ceph-file-system.html （参考来源：blog.8grams.tech）

理解 Ceph 的架构是欣赏其作为分布式存储解决方案有效性的关键。核心上，Ceph 是围绕 RADOS 构建的，RADOS 负责在分布式集群中可靠地存储和检索数据。RADOS 抽象了数据管理的复杂性，从而让 Ceph 提供统一的存储接口，不论底层的存储介质如何。

Ceph架构的主要组成部分包括对象存储守护程序（OSD）、监视器（MON）和元数据服务器（MDS）。OSD负责存储数据及其复制，而MON则维护集群的整体健康和配置。当实现文件存储时，会使用MDS来管理CephFS的元数据，在Ceph架构中实现文件系统语义。

来源：https://www.linkedin.com/pulse/ceph-redefining-distributed-storage-saman-salamat?ref=blog.8grams.tech.

RADOS 块设备（RBD）允许用户创建可以挂载到虚拟机或容器上的块存储设备。此功能对于需要持久存储的应用程序来说至关重要，因为它可以与 Kubernetes 系统通过动态供给的方式无缝结合。此外，RADOS 门径（RGW）提供了一个兼容 S3 和 Swift API 的对象存储接口，这使得开发者更容易将 Ceph 与现有应用程序集成起来。

Ceph架构设计支持横向扩展，这意味着系统性能和容量可以在不进行大量重新配置的情况下提升。这种可扩展性对于期望增长并需要有效管理不断增长的数据量的企业来说非常重要。

我们来看看这个方案与其他分布式存储方案的比较。

在评估分布式存储解决方案时，比较不同系统至关重要。接下来，我们将比较Ceph、Longhorn和OpenEBS，突出它们各自的独特功能、优势以及适用场景，以帮助组织找到最适合自己的解决方案。

Longhorn（https://longhorn.io/?ref=blog.8grams.tech）是一款轻量级的开源分布式块存储系统，专门为Kubernetes设计。它旨在简化云原生环境中持久存储的部署和管理过程。Longhorn通过为每个卷使用存储控制器的方式来实现，从而实现易于管理和扩展。

优点:

• 简洁易用：Longhorn 提供了用户友好的界面，并且设计得易于在 Kubernetes 中设置和管理。
• 快照和备份功能：Longhorn 内置了卷快照和备份功能，便于进行数据保护和灾难恢复。
• 轻量级架构：占用资源极少，Longhorn 适合小型集群或需要资源优化的环境。

理想应用场景:

• Kubernetes集群中，简单易管理是优先考虑的。
• 适用于开发和测试的轻量级存储环境。
• 需要快速生成快照和备份的应用程序。

OpenEBS 是一个开源存储解决方案，为 Kubernetes 提供原生容器存储支持。它使用微服务架构动态提供存储卷的能力，使组织能够根据具体应用的需求调整存储。OpenEBS 强调简单性、灵活性和与云原生工具的集成性。

优势：

• 容器原生方法：OpenEBS 采用微服务架构构建，使其能够很好地适应 Kubernetes 环境。
• 动态供给能力：它通过多种存储引擎实现动态卷供给，允许用户根据工作负载选择最适合的存储类型。
• 数据管理功能：OpenEBS 具备快照、备份和数据复制等功能，增强数据保护。

理想的应用场景:

• 寻找能够与Kubernetes良好集成的灵活存储解决方案的组织。
• 需要针对具体应用定制特定存储需求的场景。
• 需要动态分配和易于管理的存储环境的开发环境。

Ceph 在多种场景中表现出色，成为各种应用程序的首选选择。对于需要统一存储类型的大型云部署来说，Ceph 的架构可以带来巨大的好处。使用微服务和容器化应用的组织通常需要一个灵活的存储解决方案，以适应不断变化的工作需求。Ceph 提供块、对象和文件存储的动态分配功能，使得它非常适合这些环境。

需要可扩展和有弹性的存储的大数据和AI/ML工作负载与Ceph的优势非常契合。这些应用往往需要处理庞大的数据集，需要能够高效处理高吞吐量和低延迟的存储解决方案。Ceph的自我修复功能和数据冗余特性确保了即使在节点故障的情况下数据依然可用，这对于数据密集型应用来说尤为重要。

在医疗和金融等行业中，数据完整性和高容错性是必不可少的，这些应用也非常适合 Ceph。Ceph 结合了冗余、可扩展性和高性能，因此对于必须遵守严格合规性和数据治理标准的组织来说，Ceph 是一个可靠的选择。

在接下来这篇文章里，我们要来聊聊如何在Kubernetes上特别是Ceph的使用。敬请关注！