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@MahoTakara(Maho Takara)

Vagrant仮想マシンでCephクラスタをAnsibleで構築してみた

Last updated at Posted at 2020-01-05

Ceph は、ブロックストレージ、ファイルストレージ、オブジェクトストレージを提供できる素晴らしいSDS(Software Defined Storage)だ。しかし、ドキュメントページのクイックインストールを読んで実行してもうまく動かせない。それは、設定量が多く、バージョンアップを繰り返す中で、正確さが失われていて、簡単に動作させるのが難しい。しかし、CNCFのROOKは、Cephを利用したクラウドネイティブ・ストレージとして注目されており、Cephは何らかの形で利用することになるので、良く理解しておきたい。

そこで、AnsibleのPlaybookに、設定手順を記載して、どのパソコンでも、何度実行しても、確実にCephクラスタが動作するようにして、Cephのスキルを高められるように試みた。

概要

Vagrantfileによって、Cephクラスタを起動する仮想サーバーの設定を記述、Ansible PlaybookにCephクラスタのソフトウェア導入とセットアップ手順を記述した。そして、これらのファイルをGitHub https://github.com/takara9/vagrant-ceph に登録した。 これらのファイル群によって構築できるCephクラスタの構成は、以下である。

ceph-cluster.png

各ノードのホスト名、IPアドレス 及び、役割をいかにあげる。172.20.1.0/24のサブネットは、Vagrant上の仮想ネットワークなので、環境に依存せず常に同じアドレスで起動する。そして、masterノードの192.168.1.90は、パソコンの LAN IFと対応づいて、外部と通信することができる。設定はVagrantfileに記述してあるので、必要に応じてアドレスを変更、または、コメント化して無効にして利用してもらいたい。

1. master   172.20.1.30  192.168.1.90  管理ノード
1. node1    172.20.1.31　              ストレージノード
1. node2    172.20.1.32                ストレージノード
1. node3    172.20.1.33                ストレージノード
1. client   172.20.1.229               テスト用クライアント

このコードで実現できることは、以下である。

  • Cephクラスタの起動
  • ダッシュボードの利用　(自己署名証明書によるHTTPSアクセス)
  • Cephブロックストレージ
  • Cephファイルシステム
  • Amazon S3, OpenStack Swift 互換APIのオブジェクトストレージ (非暗号化アクセスのみ)

また、iSCSIゲートウェイとNFS互換サービスは、未設定である。

必要なソフトウェア

このコードを利用するためには、次のソフトウェアを必要とする。

仮想マシンのホスト環境

Vagrantが動作する環境であれば、OSを問わず動作するはずである。筆者はこのコードをMacOSとLinux上で開発した。

  • Windows10　
  • MacOS
  • Linux

Windows10では、確認していないが、Vagrant + VirtualBoxの環境であれば、MacOSと同じなので、動作すると見込まれる。
また、Linuxは、Ubuntu 18.04 を利用したが、デフォルトのリポジトリからインストールされる vagrantは、バージョンが古いためエラーとなる。そのため、Vagrantのホームページを参照して、最新のVagrantを導入することをオススメしたい。

ハードウェアの資源は、以下の通りである。

  • RAM: 16GB 以上
  • ストレージ: 空き領域 10GB 以上
  • CPU: Intel Core i5 / AMD Ryzen 以上

ストレージノードのメモリは、1.5GBを割り当ててあるが、メモリが不足すると、プロセスの強制停止が発生してCephクラスタの動作に障害が発生する。dmesgコマンドにメモリ不足とプロセスの強制終了が記録されるので、Vagrantfileを修正して、ノードのメモリを増やして、クラスタを再作成すると良い。

Cephクラスタの起動手順

GitHubからクローンして、Vagrantで仮想マシンを起動すると、Ansibleで自動設定して利用可能な状態になる。起動完了までの時間は、仮想マシンの能力やネットワークの環境に依存するが、約10程度で起動する。一方で、検証用クライアントは、手作業で実施する必要がある。

$ git clone https://github.com/takara9/vagrant-ceph
$ cd vagrant-ceph
$ vagrant up

AnsibleのPlaybookが完了すると、ダッシュボードへアクセスできるようになる。

Cephダッシュボードのアクセス

MacやWindowsのパソコン内で起動した場合は、https://172.20.1.30:8443/ にアクセスすることで、Cephダッシュボードにアクセスできる。
また、異なるパソコンからダッシュボードにアクセスするには、
ダッシュボードのユーザーとパスワードは、admin / password を設定した。また、管理ノードには、192.168.1.90のIPアドレスを与えることで、Vagrant仮想マシンのホスト外部からでもアクセスできる。しかし、これには、外部IPアドレスとの衝突や不正アクセスの原因となるので、環境に合わせて修正してもらいたい。

Ceph-Dashboard.png

検証用クライアントのセットアップ

検証用クライアントのソフトウェアと設定は、管理用マスターノードからdeploy-cephコマンドによって、実行することできる。このためには、パスワード無しでsshリモートシェルが実行できるようになっている必要がある。設定は内容はAnsibleプレイブックを参照してもらいたい。

以下の要領で、マスターノードから、クライアントノードのセットアップが完了する。

maho:cepf maho$ vagrant ssh master
Welcome to Ubuntu 18.04.3 LTS (GNU/Linux 4.15.0-72-generic x86_64)
<中略>

vagrant@master:~$ sudo -s
root@master:~# ceph-deploy install --release nautilus client
root@master:~# ceph-deploy admin client

Cephブロックストレージへのアクセス

ここでは、検証用クライアントから、Cephブロックストレージをアクセスする。ブロックストレージに必要な、OSDプールを設定済みなので、クライアントノードにログインして、論理ボリュームを作成して、ファイルシステムを作成することができる。

maho:cepf maho$ vagrant ssh client
Welcome to Ubuntu 18.04.3 LTS (GNU/Linux 4.15.0-72-generic x86_64)
<中略>

vagrant@client:~$ sudo -s
root@client:~# rbd create lv0 --size 4096 --image-feature layering -p blk_data
root@client:~# rbd map lv0 -p blk_data
/dev/rbd0
root@client:~# mkfs.ext4 -m0 /dev/rbd/blk_data/lv0

検証用クライアントに、マウントポイントを作成して、マウントできること、読み書きできることが確認できる。

root@client:~# mkdir /mnt/blk
root@client:~# mount /dev/rbd/blk_data/lv0 /mnt/blk
root@client:~# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
<中略>
/dev/rbd0       3.9G   16M  3.9G   1% /mnt/blk

アクセス状況はダッシュボードに統計値表示やログに記録されるので、確認すると良い。

Cephファイルシステムへのアクセス

Cephfsの設定は、既に完了しているので、マスターノードにある認証キーを表示して、クライアント側にファイルを作成する。

tkr@luigi:~/vagrant-ceph$ vagrant ssh master -c "cat ceph.client.admin.keyring"
[client.admin]
	key = AQCR9w9eyY/4EhAAPoVbB412QsC58KxzIv3ABg==
<以下省略>

ファイル名は特に何でも良いが、admin.secret とする。

tkr@luigi:~/vagrant-ceph$ vagrant ssh client
vagrant@client:~$ sudo -
root@client:~# vi admin.secret
root@client:~# cat admin.secret 
AQCR9w9eyY/4EhAAPoVbB412QsC58KxzIv3ABg==

node1は、クライアントの/etc/hostsに登録してあり、先にインストールした Cephパッケージによって、以下の操作でマウントできる。

root@client:~# mkdir /mnt/fs
root@client:~# mount -t ceph node1:6789:/ /mnt/fs -o name=admin,secretfile=admin.secret

root@client:~# df -h
Filesystem          Size  Used Avail Use% Mounted on
<中略>
/dev/rbd0           3.9G   16M  3.9G   1% /mnt/blk
172.20.1.31:6789:/   93G     0   93G   0% /mnt/fs

Amazon S3互換API、OpenStack Swift互換API のオブジェクトストレージアクセス

こちらもAnsibleで設定が完了しているので、アクセス用のユーザーを作成して、アクセスするだけである。

管理用ノードにログインして、以下のコマンドでユーザーを作成して、キーを生成する。これは後のアクセスに必要なので、コピペして保存しておく。

root@master:~# radosgw-admin user create --uid="testuser" --display-name="First User"
root@master:~# radosgw-admin subuser create --uid=testuser --subuser=testuser:swift --access=full
{
    "user_id": "testuser",
    "display_name": "First User",
    "email": "",
    "suspended": 0,
    "max_buckets": 1000,
    "subusers": [
        {
            "id": "testuser:swift",
            "permissions": "full-control"
        }
    ],
    "keys": [　　<-- S3互換
        {
            "user": "testuser",
            "access_key": "APHPYEEV1BFOCXOFYV95",
            "secret_key": "1G2cDndryMZlkhNJDKra7R9CXEsJtPWjE5L6QMmW"
        }
    ],
    "swift_keys": [
        {
            "user": "testuser:swift",
            "secret_key": "hVkJtBBTxxBNUImI4CXAZ1xTvCz59gWfWV96TPPH"
        }
＜以下省略＞

S3 APIでのアクセス

S3 APIのアクセスはPythonのコードから実行する。そのためのモジュールをインストールする。

root@client:~# apt-get install python-boto

Pythonの後述のコードをコピペで作成しておき、実行してバケットが作成されたことで確認する。

root@client:~# vi s3test.py
root@client:~# python s3test.py 
my-new-bucket 2020-01-04T22:39:22.195Z

以下がS3アクセス用のコード。IPアドレスは、node1　のIPアドレスで、２つのキーを前述のユーザー生成時の応答からコピペして利用する。

root@client:~# cat s3test.py 
import boto.s3.connection

access_key = 'APHPYEEV1BFOCXOFYV95'
secret_key = '1G2cDndryMZlkhNJDKra7R9CXEsJtPWjE5L6QMmW'
conn = boto.connect_s3(
        aws_access_key_id=access_key,
        aws_secret_access_key=secret_key,
        host='172.20.1.31', port=7480,
        is_secure=False, calling_format=boto.s3.connection.OrdinaryCallingFormat(),
       )

bucket = conn.create_bucket('my-new-bucket')
for bucket in conn.get_all_buckets():
    print "{name} {created}".format(
        name=bucket.name,
        created=bucket.creation_date,
    )

Swift API でのアクセス

上記で作成したバケットをSwift APIから見えることを確認する。事前にクライアントに必要なモジュールをインストールする。

apt-get install python-setuptools python-pip
pip install --upgrade setuptools
pip install --upgrade python-swiftclient

swiftコマンドに、キーをユーザーと鍵文字列を設定して、バケットをリストできることを確認する。

root@client:~# swift -V 1 -A http://172.20.1.31:7480/auth -U testuser:swift -K 'hVkJtBBTxxBNUImI4CXAZ1xTvCz59gWfWV96TPPH' list
my-new-bucket

まとめ

Cephは、CNCFがホストするROOKや、RedHat Container Storage のベース機能として利用されるため、Cephそのものを理解しておきたかった。
しかし、Ceph のモジュールは、幾つにも分かれており、最初のコミットから約２０年が経過した歴史と蓄積があるオープンソースソフトウエアである。手作業で設定して試そうとすると、ドキュメントの難解さや不正確さによって、苦労して挫けそうになる。　しかし、今回開発したコードを利用して、より簡単に環境を作って検証できるようになった。

最後に、Cephクラスタの設定は、解説していないが、読めばわかると思うので、GitHub を参照してもらいたい。

参考URL

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