Ceph 基于快照的备份与远程容灾方法

Proxmox 是一款功能强大的虚拟化管理平台，可高效管理虚拟机和容器。为实现高性能与高可用性存储，许多用户选择与 Proxmox 无缝集成的 Ceph。Ceph 是一种分布式存储系统，提供对象存储、块存储和文件系统存储，以保障数据安全与可扩展性。它是 Proxmox 环境下的理想存储解决方案。

可选的 Ceph 备份方案

备份 Ceph 数据的方法多种多样，包括快照和复制。快照是一种非常便捷高效的备份方式，可在短时间内快速创建数据镜像，保障数据的完整性与一致性。借助快照功能，我们能够实现在 Ceph 集群中对数据进行实时备份，并在需要时迅速恢复数据。此外，Ceph 还支持数据远程复制，可将数据备份至不同数据中心或云存储服务，从而确保数据的安全性与可靠性。

1. RBD 镜像

这涉及两个独立 Ceph 集群之间的实时数据镜像，但要求 Ceph 安装版本为 Jewel 或更新版本。

2. 基于快照的备份 

利用 Ceph RBD 的快照技术，系统通过差异文件定期将数据备份至灾备中心。当主数据中心发生故障时，可从灾备中心恢复最新的备份数据，并重启相应的虚拟机，从而最大限度缩短灾难发生时的数据恢复时间。该备份机制可将虚拟机镜像回滚至某一快照状态，但从该快照时刻到故障发生期间的所有数据更新均会丢失。

基于快照的 Ceph 备份

Ceph 的快照技术最初用于 RBD 或存储池回滚，但管理员也可利用快照实现远程镜像备份与灾难恢复。

Ceph 快照

Ceph 支持两种快照功能：存储池级快照和 RBD 级快照。这两种快照均采用写时复制（Copy On Write）机制。创建快照时，并不会立即执行数据复制操作，而是指示服务器保留所有相关磁盘块，防止其被覆盖。当发生写入或删除操作时，原始磁盘块中存储的数据不会被修改，而仅将变更部分写入其他可用的磁盘块中。

1）RBD

基于当前镜像状态创建快照

# rbd create <image-name> --size 1024 -p <pool-name>

实际上，librbd 仅创建与镜像相关的元数据，并不在 Ceph 中实际分配存储空间。

基于当前镜像状态创建快照

# rbd snap create <pool-name/image-name> --snap <snap-name>

将镜像回滚至创建快照时的状态

# rbd snap rollback <pool-name/image-name> --snap <snap-name>

Ceph 中创建 RBD 快照包含以下步骤：

a) 向 Ceph 监控器发送请求以获取最新的快照序列号（“snap_seq”）。

b) 将 snap_name 和 snap_seq 保存到 RBD 元数据中。

2）泳池

池（Pool）可被视为 Ceph 中用于存储数据的逻辑分区，类似于命名空间。一个 Ceph 集群可以包含多个池，每个池拥有一定数量的归置组（PG）。归置组中的对象被映射到不同的 OSD 上。

不同的存储池可以拥有各自独立的设置，例如副本数量、数据清理频率、快照大小、所有者等。

创建快照

# rados mksnap <snap_name> -p <pool_name># rados lssnap -p <pool_name>

将存储池恢复到创建快照时的状态

请注意，这两种快照级别是互斥的，Ceph集群中只能使用其中一种。因此，如果某个存储池中已创建了RBD对象（即使当前所有镜像实例都已被删除），则无法为该存储池创建快照；反之，如果某个存储池已创建了快照，则无法为该存储池中的RBD镜像创建快照。

RBD 增量快照的导入与导出

此外，Ceph 还支持 RBD 增量快照的导入与导出，详情如下：

导出增量镜像：

a) 从创建镜像到当前的导出与导入变更：

保存自创建以来 <pool-name/image-name> 的增量更改至 <image_diff> 文件

# rbd export-diff <pool-name/image-name> <image_diff>

导入从创建到特定时刻的图像差异

执行此命令后，`image-name` 将反映 `image-diff` 在创建 `image-name` 时的状态。

b) 从创建到特定快照导出图像的变更：

导出从创建到 <snap_name> 创建期间 <pool-name/image-name> 的变更至 <image_diff> 文件

# rbd export-diff <pool-name/image-name>@<snap-name> <image_diff>

c) 从当前状态导出图像到特定快照的更改：

将当前 <pool-name/image-name> 状态与 <snap_name> 创建时的状态之间的更改保存到 <image_diff> 文件中

# rbd export-diff <pool-name/image-name> --from-snap <snap_name> <image_diff>

导入增量镜像：

a) 从创建起导入差异至特定时刻

# rbd import-diff <image_diff> <pool-name/image-name>

基于快照的 Ceph 远程容灾解决方案

假设有两个数据中心：主数据中心（master_dc）和备份数据中心（backup_dc），每个数据中心均部署独立的 Ceph 存储系统。

首次备份：

1. 在 backup_dc 中创建一个 img_bak 作为初始镜像。

# rbd create <img_bak> --size 1024 -p <pool-bak>

2. 在 master_dc 中创建一个镜像快照。

# rbd snap create <pool-mas/image-mas> --snap <snap-mas>

3. 导出镜像与快照之间的增量差异。

# rbd export-diff <pool-mas/image-mas>@<snap-mas> <image-snap-diff>

4. 使用 scp 或其他方法将导出的增量文件“<image-snap-diff>”传输至 backup_dc。

5. 将增量快照文件导入 backup_dc 中的镜像。

# rbd import-diff <image-snap-diff> <pool-bak/image-bak>

后续备份：

假设 master_dc 和 backup_dc 中最新的快照均为 snap-1。

1. 在 master_dc 中创建一个新的镜像快照。

# rbd snap create <pool-mas/image-mas> --snap <snap-2>

2. 导出快照-1 与最新快照-2 之间的增量差异。

# rbd export-diff --from-snap <snap-1> <pool-mas/image-mas@snap-2> <image-snap1-snap2-diff>

3. 将导出的增量文件传输到 backup_dc。

4. 将增量文件导入 backup_dc 中的镜像。

# rbd import-diff <image-snap1-snap2-diff> <pool-bak/image-bak>

上述步骤概述了基于快照技术的备份方案的关键要点。您可以以此为基础编写自己的自动化备份与恢复脚本，从而构建更加完善、智能的两地备份解决方案。

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Ceph 备份常见问题解答

1. 问：Ceph 的缺点是什么？

A：Ceph 的缺点在于其部署和管理的复杂性，这对经验较少的用户来说可能颇具挑战性。此外，若未经过恰当调优，Ceph 在某些工作负载下的性能可能下降；同时，它还需要持续的监控与维护，以确保系统平稳运行。

2. 问：Proxmox Ceph 与 ZFS 有何区别？

A：Proxmox Ceph 是一种可扩展的分布式存储系统，适用于大规模、容错能力强的部署环境。ZFS 是一种功能强大的文件系统和卷管理器，以数据完整性、快照和压缩功能著称，最适合单节点部署。

结论

Ceph 备份与恢复是企业数据管理中不可或缺的组成部分，可保障数据的安全性与可靠性，提升业务的稳定性与可用性。在实际应用中，我们需要根据具体需求和实际情况选择合适的备份与恢复策略，充分发挥 Ceph 分布式存储系统的优势。