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莱芜环保网站,怎样建设凡科网站,海网站建设,吕梁市住房与城乡建设厅网站一#xff1a;客户信息内蒙古某警务云数据中心二#xff1a;案例背景什么是分布式文件系统分布式文件系统#xff08;DistributedFile System#xff0c;DFS#xff09;是一种能够在多台计算机之间共享文件存储资源的系统。它将文件存储在多个节点上#xff0c;这些节点通…一客户信息内蒙古某警务云数据中心二案例背景什么是分布式文件系统分布式文件系统DistributedFile SystemDFS是一种能够在多台计算机之间共享文件存储资源的系统。它将文件存储在多个节点上这些节点通常是位于不同地理位置的服务器或计算机集群。分布式文件系统的核心目标是提高文件存储的可靠性、可扩展性和性能同时为用户提供透明的文件访问体验仿佛文件是存储在单一的本地文件系统中一样。Ceph的三种存储结构对象存储Ceph 提供 S3 和 Swift 兼容的RESTful API用于存储和检索对象数据。块存储Ceph 提供块设备接口支持虚拟机的块存储如 KVM、OpenStack 等虚拟化平台。文件系统Ceph 提供一个 POSIX 兼容的文件系统CephFS支持传统的文件存储需求。三案例描述环境客户基于3台存储节点构成的ceph分布式存储集群搭配KVM虚拟机使用系统内存有若干台虚拟机每台节点64块硬盘由2块480G系统盘4块1TB的SSD闪存盘64块8TB的物理盘构成。故障原因几个月前误删除一台虚拟机已联系其他数据恢复公司删除后的**时间进行了硬盘镜像但由于该ceph版本较新没有任何软件能够支持恢复处理故一直无法恢复虚拟机内存储的归档文件。四解决方案**1.**应急响应客户联系我们以后我方技术团队面对这一紧急情况立即让客户的运维团队启动应急预案采取了以下措施1.紧急停机首先为避免进一步的数据损坏立即停止了所有可能影响到Ceph集群的操作包括数据写入和读取。2.环境评估对当前的Ceph分布式集群状态进行全面评估确认受影响的范围及程度包括哪些配置文件丢失是否已造成数据损坏等。**2.**恢复挑战在服务器没有备份容灾的情况下进行数据恢复是**挑战性的主要挑战包括无备份可用传统的恢复方式依赖于已有的备份而在没有备份的情况下需要通过日志文件、元数据和其他剩余数据来重建丢失的配置。系统复杂性KVM平台与Ceph分布式存储的配置复杂恢复过程中稍有不慎就可能造成数据的**性丢失。时间紧迫在实际业务环境中服务的中断会带来巨大的损失因此需要快速而准确地进行恢复。**3.**案例评估首先我们需要了解Ceph的分布式存储机制。跟其他分布式存储系统不一样的是Ceph在称之为RADOS的核心对象存储架构之上提供了块存储、文件存储以及对象存储的接口因此Ceph可以称之为统一存储Unified Storage。Ceph主要由Monitors、Managers、OSDs三种类型的组件组成。其中Monitors负责维护集群状态信息Managers负责管理集群资源OSDs负责存储数据。Ceph的底层是RADOS(分布式对象存储系统)RADOS由两部分组成OSD和MON。MON负责监控整个集群维护集群的健康状态维护展示集群状态的各种图表如OSDMap、MonitorMap、PGMap和CRUSHMap。OSD负责存储数据、复制数据、平衡数据、恢复数据与其它OSD间进行心跳检查等。通常情况下一块硬盘对应一个OSD。Ceph分布式数据的存储过程无论使用哪种存储方式对象、块、文件存储的数据都会被切分成对象Objects)。存储池不同用户因为不同的目的把对象存储在不同的存储池里这些对象分布于OSD上。对象保存在不同的存储池Pool中是对象存储的逻辑组对应不同的用户。存储池管理着归置组数量、副本数量、和存储池规则集。归置组归置组PGPlacementGroup是对象池的片段Ceph根据对象的Oid和一些其他信息做计算操作映射到归置组无数的对象被划分到不同的归置组。PG是一个逻辑概念它在数据寻址时类似于数据库中的索引。每个对象都会固定映射进一个PG中所以当我们要寻找一个对象时只需要先找到对象所属的PG然后遍历这个PG就可以了无需遍历所有对象。而且在数据迁移时也是以PG作为基本单位进行迁移。OSD最后PG会根据管理员设置的副本数量进行复制然后通过crush算法存储到不同的OSD节点上最终把PG中的所有对象存储到OSD节点上。BlueStore在新版本中Ceph默认以Bluestore存储引擎作为RADOS中OSD的ObjectStore存储底层实现BlueStore整体架构。存储空间BlueStore将整个存储空间分为3个部分WALDBSLOW。慢速(Slow)空间主要用于存储对象数据由BlueStore管理。高速(DB)空间存储blufs和rocksdb产生的数据由BlueFS直接管理如果不存在或者DB设备空间不足则选择Slow类型设备空间。超高速(WAL)空间主要存储RocksDB的WAL即.log文件由BlueFS直接管理如果不存在或者WAL设备空间不足则逐级降级选择DB、SLOW分区。RocksdbBlueStore使用Rocksdb作为自己元数据存储的底层实现将各种元数据以kv型记录的方式存在数据库中。写入机制任何元数据的写入都会先写到WAL然后再写入MemoryTable(Memtable)。当一个Memtable写满了之后就会变成immutable的MemtableRocksDB在后台会通过一个flush线程将这个Memtableflush到磁盘生成一个SortedStringTable(SST)文件。BlueFSBlueFS与通用文件系统不同是Bluestore专为Rocksdb所设计的精简文件系统。BlueFS的文件和目录的元数据以日志事务的形式保存在日志文件中在上电过程中replay日志文件中的事务就可以加载所有的元数据到内存中。在本案例中由于配置文件误删除导致部分OSD无法正常工作进而影响了存储池的访问。我们还利用Ceph的日志文件进行了深入分析试图从日志中找到任何可能的线索比如配置文件的修改记录或异常操作。虽然日志文件不能直接恢复丢失的配置文件但它提供了宝贵的参考信息帮助确认恢复操作的正确性和完整性。**4.**恢复方案首先给大家梳理下Ceph分布式故障后常规处理的主要流程分为三大步骤感知集群状态Ceph集群分为MON集群和OSD集群两大部分。其中MON集群由奇数个Monitor节点组成这些Monitor节点通过Paxos算法组成一个决策者集群共同作出关键集群事件的决策和广播。“OSD节点离开”和“OSD节点加入”就是其中两个关键的集群事件。MON集群管理着整个Ceph集群的成员状态将OSD节点的状态信息存放在OSDMap中OSD节点定期向MON和对等OSDPeer OSD发送心跳包声明自己处于在线状态。MON接收来自OSD的心跳消息确认OSD在线同时MON也接收来自OSD对于Peer OSD的故障检测。MON根据心跳间隔等信息判定OSD是否在线同时更新OSDMap并向各个节点通告最新集群状态。比如某台服务器宕机其上OSD节点和MON集群的心跳超时或是这些OSD的对等OSD发送的失败通告超过阈值后这些OSD将被MON集群判定为离线。判定OSD节点离线后Ceph将最新的OSDMap通过消息机制随机分发给一个OSD客户端对等OSD处理IO请求的时候发现自身的OSDMap版本过低会向MON请求最新的OSDMap。每个OSD中PG的另外两个副本可能在集群任意OSD中借此经过一段时间的传播最终整个集群的OSD都会接收到OSDMap的更新。确定受故障影响的数据Ceph中对象数据的维护由PGPlacement Group负责PG作为Ceph中最小的数据管理单元直接管理对象数据每个OSD都会管理一定数量的PG。客户端对于对象数据的IO请求会根据对象ID的Hash值均衡分布在各个PG中。PG中维护了一份PGLog用来记录该PG的数据变化这些记录会被持久化记录到后端存储中。PGLog中记录了每次操作的数据和PG的版本每次数据变更操作都会使PG的版本自增PGLog中默认保存3000条记录PG会定期触发Trim操作清理多余的PGLog。通常情况下在同一个PG的不同副本中的PGLog应该是一致的故障发生后不同副本的PGLog可能会处于不一致的状态。OSD在收到OSDMap更新消息后会扫描该OSD下所有的PG清理已经不存在的PG已经被删除等情况对PG进行初始化如果该OSD上的PG是Primary PG的话PG将进行Peering操作。在Peering的过程中PG会根据PGLog检查多个副本的一致性并尝试计算PG的不同副本的数据缺失最后得到一份完整的对象缺失列表用作后续进行Recovery操作时的依据。对于无法根据PGLog计算丢失数据的PG需要通过Backfill操作拷贝整个PG的数据来恢复。需要注意的是在这Peering过程完成前PG的数据都是不可靠的因此在Peering过程中PG会暂停所有客户端的IO请求。恢复受影响的数据Peering完成后PG进入Active状态并根据PG的副本状态将自己标记为Degraded/Undersized状态在Degraded状态下PGLog存储的日志数量默认会扩展到10000条记录提供更多的数据记录便于副本节点上线后的数据恢复。进入Active状态后PG可用并开始接受数据IO的请求并根据Peering的信息决定是否进行Recovery和Backfill操作。Primary PG将根据对象的缺失列表进行具体对象的数据拷贝对于Replica PG缺失的数据Primary 会通过Push操作推送缺失数据对于Primary PG缺失的数据会通过Pull操作从副本获取缺失数据。在恢复操作过程中PG会传输完整4M大小的对象。对于无法依靠PGLog进行Recovery的PG将进行Backfill操作进行数据的全量拷贝。待各个副本的数据完全同步后PG被标记为Clean状态副本数据保持一致数据恢复完成。通过Ceph处理故障的流程我们可以看到Ceph如何应对集群故障常见的问题。首先是减少对资源的消耗在断电重启这类故障中Ceph可以只恢复有变化的数据从而减少数据恢复量另一方面MON不会主动向所有OSD推送集群状态而是采用OSD主动获取最新OSDMap的方式防止大规模集群发生故障场景下产生突发流量。另外由于Ceph的IO流程必须要通过Primary PG进行一旦Primary PG所在的OSD宕机IO将无法正常进行。为了保证恢复过程中不会中断正常的业务IOMON会分配PG Temp临时处理IO请求在数据恢复完成后再移除PG Temp。同时在整个恢复过程中Ceph也允许用户通过配置文件调整恢复线程数同时进行的恢复操作数恢复数据网络传输优先级等相关参数来限制恢复的速度从而降低对正常业务的影响。但是在本案例中因为涉及到了元数据的丢失所以以上常规的故障处理流程都不适用需使用专业Ceph数据恢复方案1.数据分析1.1BlueStore架构用winhex随机查看一块1TB的闪存盘和一块12TB的物理盘查看关键扇区得知该ceph分布式存储系统是基于bluestore架构构成的采用的是ceph的块存储。BlueStore是 Ceph 的一种存储引擎设计用于直接管理原始块设备如 HDD 或 SSD而不是通过文件系统来存储数据。与传统的基于文件系统的存储引擎如 Filestore相比BlueStore 提供了更高的性能和更高效的存储利用率。由于我司对ceph数据存储的16进制结构十分了解可以使用winhex直接手动提取数据文件并有多起类似的数据恢复的成功案例故直接开始提取数据。1.2分布式存储中元数据概述提取之前首先要科普1下元数据的作用方便大家理解在分布式存储系统中元数据是系统运转的关键它不仅支撑了数据的存储、访问、复制和恢复还在负载均衡、安全管理、去重等方面发挥了重要作用。由于分布式存储系统的复杂性和规模性元数据的管理和优化对系统的性能、可靠性和可扩展性有着直接影响。大概归类为数据定位与访问在分布式存储系统中数据通常被拆分成多个块并分布在不同的存储节点上。元数据用于记录每个数据块的位置、存储节点的地址、块的大小、复制数量等信息。如当客户端请求访问某一数据时系统首先查找相关的元数据以确定数据块所在的节点然后从这些节点读取数据。比如我司曾处理过的HDFS分布式存储中NameNode 负责管理元数据记录文件的分块信息以及这些块所在的 DataNode。当用户请求文件时NameNode 提供数据块的位置客户端再从对应的 DataNode 中获取数据。数据复制与一致性分布式存储系统为了确保数据的可靠性和可用性通常会将数据复制到多个节点。元数据在这种场景中记录了每个数据块的副本数量、位置以及版本信息。如当一个数据文件被更新时元数据会记录新的ID号并触发其他数据文件的更新。如在本作的Ceph分布式存储系统中Ceph Monitor 维护了集群的元数据包括存储池、数据副本位置和状态等。故障检测与恢复分布式存储系统需要处理节点故障、数据损坏等问题。元数据记录了哪些节点存储了哪些数据块因此当某个节点发生故障时系统可以利用元数据来重新分配数据块确保数据的完整性。如当某个节点不可用时系统可以通过元数据识别丢失的数据块并从其他副本中恢复这些数据。例如在 Amazon S3云存储中元数据会跟踪每个对象的存储位置和状态如果某个存储节点失效系统可以自动从其他节点恢复数据。负载均衡与扩展为了保证系统的性能需要对存储节点的负载进行均衡并且系统可能需要随着数据量的增长进行扩展。元数据可以提供关于当前数据分布、节点负载的统计信息以帮助系统做出负载均衡和扩展决策。如元数据帮助系统决定新数据应该存放在哪些节点上以及何时将某些数据迁移到其他节点以平衡负载。比如在老版本的ceph分布式存储系统中当时没有bluestore架构元数据可以让系统决定将新数据写入哪个XFS分区中以避免某些节点过载。元数据总结元数据数据标签分布式系统中的元数据大致等于不限于windows平台中NTFS文件系统中的MFT、linux平台中EXT4、XFS等多种文件系统中的index只不过在分布式存储系统中我们称为元数据。1.3提取元数据提取元数据中我司内部定义的能够支持本次数据恢复提取的三种类型仅代表我司内部拟定的统称与外界同名的类型存在一定偏差并创建数据库进行存储meta_chunk元数据自身空间分布信息meta_data元数据本身meta_id元数据内部通信1.3.1获取12个SSD闪存盘的“OSD”位图在当前ceph分布式存储系统中除系统盘外每个成员盘为1个OSD块。只不过这个块过于巨大大块即每个物理盘的数据位图然后从12块闪存盘中分离出元数据存储在哪些小块内的meta_chunk信息。在块存储的Ceph中对于底层来说OSD的含义和CephFS中差异较大本案例为块存储案例故加“”。1.3.2获取meta_data根据获取的meta_chunk信息提取出现有的完整的元数据再根据现有元数据特征多特征获取所有能够提取的元数据我们依据meta_data将元数据按记录的数据类型再次归类本次案例只列出3种对本次恢复有关的类型文件名、目录、osd空间分配。1.3.3.元数据整理依据meta_data内的meta_id的信息记录分离现有数据和丢失数据的meta_data包含当前持久化之前的曾经存在过的瞬时状态的数据。1.3.4.计算数据地址将元数据重组解析meta_data内键值记录的字节流获得数据的OSD小块ID但由于元数据数量过于庞大只能通过自建一个“元数据数据库”来存储和管理这些信息。2.数据恢复提取2.1将meta_data与osd小块进行关联获取meta_data内记录的存储结构本次案例获取为42结构即一份数据切割为4份存储再配两份校验即42有些厂商对客户也称为“三副本”这里小编也觉得奇怪按理说三副本是指的三份文件副本111的方式但是在实际遇到的有些客户说厂家给他们说的三副本但其实小编看到是42。2.2从KVM的日志中获取虚拟机的**识别码与meta_data关联锁定所需恢复的虚拟机名。2.3通过自建的“元数据数据库”引导提取对应的每个osd小块然后按照42组合成虚拟磁盘文件的碎片再通过大量碎片的组合最终形成完整的虚拟磁盘文件。2.4使用winhex或常见的数据恢复工具对虚拟磁盘文件进行展开导出里面的数据或生成新的虚拟磁盘文件交付给客户。五案例总结经过紧张而有序的工作我方技术团队终于成功恢复了Ceph分布式存储服务器集群的配置文件并确保了整个系统环境的稳定运行。此次事件虽然惊心动魄但也带来了宝贵的经验教训1. 加强备份管理务必建立健全的备份机制定期备份Ceph集群关键配置文件和数据确保备份的完整性和可用性以防不测。2. 提高安全意识合理设置管理员权限加强运维人员的安全教育和培训提升自身的运维能力和数据保护水平降低人为错误的发生概率。3. 完善应急预案制定规范的操作流程不断完善和优化应急预案确保在紧急情况下能够迅速、有效地响应。4. 加强监控与日志分析开启日志审计功能记录管理员的所有操作便于追溯和排查问题充分利用监控系统和日志分析工具及时发现并处理潜在问题。Ceph是当前非常流行的开源分布式存储系统具有高扩展性、高性能、高可靠性等优点同时提供块存储服务(rbd)、对象存储服务(rgw)以及文件系统存储服务(cephfs)。目前也是OpenStack的主流后端存储和OpenStack亲如兄弟为OpenStack提供统一共享存储服务。使用Ceph作为OpenStack后端存储具有如下优点所有的计算节点共享存储迁移时不需要拷贝根磁盘即使计算节点挂了也能立即在另一个计算节点启动虚拟机evacuate。利用COWCopy On Write)特性创建虚拟机时只需要基于镜像clone即可不需要下载整个镜像而clone操作基本是0开销从而实现了秒级创建虚拟机。Ceph RBD支持thin provisioning即按需分配空间有点类似Linux文件系统的sparse稀疏文件。创建一个20GB的虚拟硬盘时最开始并不占用物理存储空间只有当写入数据时才按需分配存储空间。OpenStack和KVM有什么区别OpenStack和KVM虽然都属于云计算技术领域的范畴但两者有着不同的概念。简单来说OpenStack是一个开源的云计算管理平台项目由多个主要的组件构成可以用来部署和管理云计算平台中的各种资源而KVMKernel-based Virtual Machine是一种基于Linux内核实现的开源虚拟化技术可以将Linux内核转化为一个超级虚拟机监控器。OpenStack和KVM的关系OpenStack是云管理平台其本身并不提供虚拟化功能真正的虚拟化能力是由底层的Hypervisor如KVM、Qemu、Xen等提供。而OpenStack则可以管理KVM虚拟化环境。KVM可帮助您将Linux转变为虚拟机监控程序使主机计算机能够运行多个隔离的虚拟环境即虚拟客户机或虚拟机VM。它是目前比较热门的虚拟化方案例如许多国外主机都是基于KVM虚拟化的。KVM这样的Hypervisor软件实际上是提供了一种虚拟化能力模拟CPU的运行更为底层。但是它的用户交互并不良好不方便使用。于是为了更好地管理虚拟机就需要OpenStack这样的云管理平台。当数据发生丢失时金海境科技研发团队深入研究各种服务器和系统设计思路认真对比故障类别攻克疑难恢复案例总结成功恢复经验拥有成功修复服务器数据库虚拟化平台分布式存储等数据中心相关的上万个疑难案例并掌握了勒索病毒恢复核心技术所有恢复的数据不丢记录结构完整直接使用不报错。