ceph 硬件选型、性能调优（*）

Posted 2023-04-28

参考技术A 1、应用场景挑选

2、CPU：一个OSD至少1个CPU核
内存：一个OSD1GB内存；恢复时1TB1GB内存
网卡：万兆网卡
硬盘：SSD做日志盘，10-20GB；建议4个OSD数据盘配一个SSD；
3、硬件方面调优：
-一个OSD进程对应一个CPU
-mon和mds需要2GB内存，osd需要至少1GB内存
-SSD选择：Intel SSD DC S3500 Series
-Bios上开启VT和HT；关闭节能
-关闭NUMA
4、操作系统方面调优：
-SSD的IO调度使用：NOOP 机械的IO调度使用：deadline
-设置更大预读：echo "8192">/sys/block/sdX/queue/read_ahead_kb
-设置进程数量：echo 4194303>/proc/sys/kernel/pid_max
-调整CPU频率：echo performance|tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor>/dev/null
-关闭交换分区：vm.swappiness=0
-cgroups??????
5、网络方面调优：
-MTU调整到9000
-手动设置中断亲和或者使用irqbalance
-打开TOE：ethtool -K ens33 tso on
-RDMA????
-DPDK????
6、ceph方面调优：
-echo 131072>/proc/sys/fs/file-max
-filestore参数调优

-OSD参数

Ceph分布式存储实践应用之Ceph性能调优

1. 系统配置调优

1. 设置磁盘的预读缓存

   echo "8192" > /sys/block/sda/queue/read_ahead_kb 

2. 设置系统的进程数量

   echo 4194303 > /proc/sys/kernel/pid_max

3. 调整CPU性能

   注意： 虚拟机和部分硬件CPU可能不支持调整。

   1） 确保安装了内核调整工具：

   yum -y install kernel-tools

   2）调整为性能模式

   可以针对每个核心做调整：

   echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpu${i}/cpufreq/scaling_governor

   或者通过CPU工具进行调整：

   cpupower frequency-set -g performance

   支持五种运行模式调整：

   performance ：只注重效率，将CPU频率固定工作在其支持的最高运行频率上，该模式是对系统高性能的最大追求。

   powersave：将CPU频率设置为最低的所谓“省电”模式，CPU会固定工作在其支持的最低运行频率上，该模式是对系统低功耗的最大追求。

   userspace：系统将变频策略的决策权交给了用户态应用程序，并提供相应接口供用户态应用程序调节CPU 运行频率使用。

   ondemand: 按需快速动态调整CPU频率， 一有cpu计算量的任务，就会立即达到最大频率运行，等执行完毕就立即回到最低频率。

   conservative： 它是平滑地调整CPU频率，频率的升降是渐变式的, 会自动在频率上下限调整，和ondemand模式的主要区别在于它会按需渐进式分配频率，而不是一味追求最高频率.。

   3) 部分硬件可能不支持，调整会出现如下错误：

   [root@CENTOS7-1 ~]# cpupower frequency-set -g performance
   Setting cpu: 0
   Error setting new values. Common errors:
   - Do you have proper administration rights? (super-user?)
   - Is the governor you requested available and modprobed?
   - Trying to set an invalid policy?
   - Trying to set a specific frequency, but userspace governor is not available,
      for example because of hardware which cannot be set to a specific frequency
      or because the userspace governor isn\'t loaded?

4. 优化网络参数

   修改配置文件：

   vi  /etc/sysctl.d/ceph.conf 

   配置内容：

   net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 16777216
   net.ipv4.tcp_wmem = 4096 16384 16777216
   net.core.rmem_max = 16777216
   net.core.wmem_max = 16777216

   执行生效：

   sysctl -p /etc/sysctl.d/ceph.conf

2. Ceph集群优化配置

1. Ceph的主要配置参数

   FILESTORE配置参数：

| 参数名 | 描述 | 默认值 | 建议值 |
| ------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | --------- | ----------- |
| filestore xattr use omap | 为XATTRS使用object map，EXT4文件系统时使用，XFS或者btrfs也可以使用 | false | true |
| filestore max sync interval | 从日志到数据盘最大同步间隔(seconds) | 5 | 15 |
| filestore min sync interval | 从日志到数据盘最小同步间隔(seconds) | 0.1 | 10 |
| filestore queue max ops | 数据盘最大接受的操作数 | 500 | 25000 |
| filestore queue max bytes | 数据盘一次操作最大字节数(bytes) | 100 << 20 | 10485760 |
| filestore queue committing max ops | 数据盘能够commit的操作数 | 500 | 5000 |
| filestore queue committing max bytes | 数据盘能够commit的最大字节数(bytes) | 100 << 20 | 10485760000 |
| ilestore op threads | 并发文件系统操作数 | 2 | 32 |

journal 配置参数：

| 参数名 | 描述 | 默认值 | 建议值 |
| ------------------------- | ---------------------------------------- | -------- | ----------- |
| osd journal size | OSD日志大小(MB) | 5120 | 20000 |
| journal max write bytes | journal一次性写入的最大字节数(bytes) | 10 << 20 | 1073714824 |
| journal max write entries | journal一次性写入的最大记录数 | 100 | 10000 |
| journal queue max ops | journal一次性最大在队列中的操作数 | 500 | 50000 |
| journal queue max bytes | journal一次性最大在队列中的字节数(bytes) | 10 << 20 | 10485760000 |

osd config tuning 配置参数：

| 参数名 | 描述 | 默认值 | 建议值 |
| --------------------------- | ---------------------------------------- | --------- | ---------- |
| osd max write size | OSD一次可写入的最大值(MB) | 90 | 512 |
| osd client message size cap | 客户端允许在内存中的最大数据(bytes) | 524288000 | 2147483648 |
| osd deep scrub stride | 在Deep Scrub时候允许读取的字节数(bytes) | 524288 | 131072 |
| osd op threads | OSD进程操作的线程数 | 2 | 8 |
| osd disk threads | OSD密集型操作例如恢复和Scrubbing时的线程 | 1 | 4 |
| osd map cache size | 保留OSD Map的缓存(MB) | 500 | 1024 |
| osd map cache bl size | OSD进程在内存中的OSD Map缓存(MB) | 50 | 128 |

osd - recovery tuning 配置参数：

| 参数名 | 描述 | 默认值 | 建议值 |
| ------------------------ | -------------------------------------------- | ------ | ------ |
| osd recovery op priority | 恢复操作优先级，取值1-63，值越高占用资源越高 | 10 | 4 |
| osd recovery max active | 同一时间内活跃的恢复请求数 | 15 | 10 |
| osd max backfills | 一个OSD允许的最大backfills数 | 10 | 4 |

osd - client tuning 配置参数：

| 参数名 | 描述 | 默认值 | 建议值 |
| ----------------------- | ------------------------------------------------------------ | -------- | --------- |
| rbd cache | RBD缓存 | true | true |
| rbd cache size | RBD缓存大小(bytes) | 33554432 | 268435456 |
| rbd cache max dirty | 缓存为write-back时允许的最大dirty字节数(bytes)，如果为0，使用write-through | 25165824 | 134217728 |
| rbd cache max dirty age | 在被刷新到存储盘前dirty数据存在缓存的时间(seconds) | 1 | 5 |

1. 优化配置示例

   [global]#全局设置
   fsid = xxxxxxxxxxxxxxx                           #集群标识ID 
   mon initial members = CENTOS7-1, CENTOS7-2, CENTOS7-3  #初始monitor (由创建monitor命令而定)
   mon host = 10.10.20.11,10.10.20.12,10.10.20.13         #monitor IP 地址
   auth cluster required = cephx                    #集群认证
   auth service required = cephx                           #服务认证
   auth client required = cephx                            #客户端认证
   osd pool default size = 2                             #默认副本数设置 默认是3
   osd pool default min size = 1                           #PG 处于 degraded 状态不影响其 IO 能力,min_size是一个PG能接受IO的最小副本数
   public network = 10.10.20.0/24                            #公共网络(monitorIP段) 
   cluster network = 10.10.20.0/24                           #集群网络
   max open files = 131072                                 #默认0#如果设置了该选项，Ceph会设置系统的max open fds
   
   ##############################################################
   [mon]
   mon data = /var/lib/ceph/mon/ceph-$id
   mon clock drift allowed = 1                             #默认值0.05 #monitor间的clock drift
   mon osd min down reporters = 13                         #默认值1 #向monitor报告down的最小OSD数
   mon osd down out interval = 600      #默认值300 #标记一个OSD状态为down和out之前ceph等待的秒数
   ##############################################################
   [osd]
   osd data = /var/lib/ceph/osd/ceph-$id
   osd journal size = 20000                                #默认5120  #osd journal大小
   osd journal = /var/lib/ceph/osd/$cluster-$id/journal    #osd journal 位置
   osd mkfs type = xfs                                     #格式化系统类型
   osd max write size = 512                   #默认值90 #OSD一次可写入的最大值(MB)
   osd client message size cap = 2147483648   #默认值100    #客户端允许在内存中的最大数据(bytes)
   osd deep scrub stride = 131072                      #默认值524288  #在Deep Scrub时候允许读取的字节数(bytes)
   osd op threads = 16                                         #默认值2 #并发文件系统操作数
   osd disk threads = 4                                         #默认值1 #OSD密集型操作例如恢复和Scrubbing时的线程
   osd map cache size = 1024                              #默认值500                 #保留OSD Map的缓存(MB)
   osd map cache bl size = 128                            #默认值50                #OSD进程在内存中的OSD Map缓存(MB)
   osd mount options xfs = "rw,noexec,nodev,noatime,nodiratime,nobarrier"   #默认值rw,noatime,inode64  #Ceph OSD xfs Mount选项
   osd recovery op priority = 2                 #默认值10              #恢复操作优先级，取值1-63，值越高占用资源越高
   osd recovery max active = 10              #默认值15              #同一时间内活跃的恢复请求数 
   osd max backfills = 4                           #默认值10                  #一个OSD允许的最大backfills数
   osd min pg log entries = 30000           #默认值3000           #修建PGLog是保留的最大PGLog数
   osd max pg log entries = 100000         #默认值10000         #修建PGLog是保留的最大PGLog数
   osd mon heartbeat interval = 40           #默认值30            #OSD ping一个monitor的时间间隔（默认30s）
   ms dispatch throttle bytes = 1048576000 #默认值 104857600 #等待派遣的最大消息数
   objecter inflight ops = 819200                   #默认值1024           #客户端流控，允许的最大未发送io请求数，超过阀值会堵塞应用io，为0表示不受限
   osd op log threshold = 50                            #默认值5                  #一次显示多少操作的log
   osd crush chooseleaf type = 0                       #默认值为1              #CRUSH规则用到chooseleaf时的bucket的类型
   filestore xattr use omap = true                         #默认false#为XATTRS使用object map，EXT4文件系统时使用，XFS或者btrfs也可以使用
   filestore min sync interval = 10                          #默认0.1#从日志到数据盘最小同步间隔(seconds)
   filestore max sync interval = 15                          #默认5#从日志到数据盘最大同步间隔(seconds)
   filestore queue max ops = 25000                        #默认500#数据盘最大接受的操作数
   filestore queue max bytes = 1048576000            #默认100   #数据盘一次操作最大字节数(bytes
   filestore queue committing max ops = 50000       #默认500     #数据盘能够commit的操作数
   filestore queue committing max bytes = 10485760000 #默认100 #数据盘能够commit的最大字节数(bytes)
   filestore split multiple = 8                                               #默认值2         #前一个子目录分裂成子目录中的文件的最大数量
   filestore merge threshold = 40                                        #默认值10       #前一个子类目录中的文件合并到父类的最小数量
   filestore fd cache size = 1024                                         #默认值128              #对象文件句柄缓存大小
   filestore op threads = 32                                                  #默认值2                    #并发文件系统操作数
   journal max write bytes = 1073714824                           #默认值1048560    #journal一次性写入的最大字节数(bytes)
   journal max write entries = 10000                                   #默认值100         #journal一次性写入的最大记录数
   journal queue max ops = 50000                                      #默认值50            #journal一次性最大在队列中的操作数
   journal queue max bytes = 10485760000                       #默认值33554432   #journal一次性最大在队列中的字节数(bytes)
   ##############################################################
   [client]
   rbd cache = true       #默认值 true      #RBD缓存
   rbd cache size = 335544320       #默认值33554432           #RBD缓存大小(bytes)
   rbd cache max dirty = 134217728     #默认值25165824      #缓存为write-back时允许的最大dirty字节数(bytes)，如果为0，使用write-through
   rbd cache max dirty age = 30     #默认值1                #在被刷新到存储盘前dirty数据存在缓存的时间(seconds)
   rbd cache writethrough until flush = false     #默认值true  #该选项是为了兼容linux-2.6.32之前的virtio驱动，避免因为不发送flush请求，数据不回写
   #设置该参数后，librbd会以writethrough的方式执行io，直到收到第一个flush请求，才切换为writeback方式。
   rbd cache max dirty object = 2     #默认值0              #最大的Object对象数，默认为0，表示通过rbd cache size计算得到，librbd默认以4MB为单位对磁盘Image进行逻辑切分
   #每个chunk对象抽象为一个Object；librbd中以Object为单位来管理缓存，增大该值可以提升性能
   rbd cache target dirty = 235544320   #默认值16777216    #开始执行回写过程的脏数据大小，不能超过 rbd_cache_max_dirty

3. 调优最佳实践

1. MON建议

   Ceph 集群的部署必须要正确规划，MON 性能对集群总体性能至关重要。MON 通常应位于专用节点上。为确保正确仲裁，MON 的数量应当为奇数。

2. OSD建议

   每一 个Ceph OSD 都具有日志。OSD 的日志和数据可能会放置于同一存储设备上。当写操作提交至 PG 中所有 OSD 的日志后，标志写操作已经完成。因此，更快的日志性能可以改进响应时间。

   在典型的部署中，OSD 使用延迟较高的传统机械硬盘。为最大化效率，Ceph 建议将单独的低延迟 SSD 或 NVMe 设备用于 OSD 日志。 管理员必须谨慎，不可将过多 OSD 日志放在同一设备上，因为这可能会成为性能瓶颈。应考虑以下SSD规格的影响：

   • 受支持写入次数的平均故障间隔时间 (MTBF)
   • IOPS 能力
   • 数据传输速率
   • 总线/SSD 耦合能力

   Red Hat 建议每个 SATA SSD 设备不超过 6 个 OSD 日志，或者每个 NVMe 设备不超过 12 个 OSD 日志。

3. RBD建议

   RBD块设备上的工作负载通常是 I/O 密集型负载，例如在 OpenStack 中虚拟机上运行的数据库。对于 RBD，OSD 日志应当位于 SSD 或 NVMe 设备上。对于后端存储，可以根据用于支持 OSD 的存储技术（即 NVMe SSD、SATA SSD 或 HDD），提供不同的服务级别。

4. 对象网关建议

   Ceph 对象网关上的工作负载通常是吞吐密集型负载。如果是音频和视频资料，可能会非常大。不过，bucket 索引池可能会显示更多的 I/O 密集型工作负载模式。管理员应当将这个池存储在 SSD 设备上。

   Ceph 对象网关为每个 bucket 维护一个索引，Ceph 将这一索引存储在一个 RADOS 对象中。当 bucket 不断增长， 数量巨大时（超过 100,000 个），索引性能会降低（因为只有一个 RADOS 对象参与所有索引操作）。

   为此， Ceph 可以在多个 RADOS 对象或者是分片 中保存大型索引。管理员可以通过在 ceph.conf 配置文件中设置 rgw_override_bucket_index_max_shards 配置参数来启用这项功能。此参数的建议值是 bucket 中预计对象数量除以 100,000。

5. CephFs建议

   存放目录结构和其他索引的元数据池可能会成为 CephFS 的瓶颈。可以将 SSD 设备用于这个池。

   每一个CephFS 元数据服务器 (MDS) 会维护一个内存中缓存，用于索引节点等不同种类的项目。Ceph 使用 mds_cache_memory_limit 配置参数限制这一缓存的大小。其默认值以绝对字节数表示，等于 1 GB，可以在需要时调优。

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