Seminar croit Ceph Architektur und Grundlagen

Ceph verteilt Daten ohne zentrale Datentabelle und verbindet Block-, Datei- und Objektspeicher auf einer gemeinsamen RADOS-Basis. Das Seminar macht die Datenwege, Zustandsmodelle und Managementfunktionen so transparent, dass spätere Planungs- und Betriebsentscheidungen fachlich begründet werden können.

Inhaltsübersicht

1. Seminarprofil
2. Lernziele
3. Zielgruppe
4. Voraussetzungen
5. Seminarinhalte
6. Praxisübungen

Seminarprofil

Das Seminar schafft ein belastbares Verständnis der Ceph-Architektur und der Managementprinzipien von croit. Es erklärt RADOS, MON, MGR, OSD, MDS, RGW, CRUSH, Pools, Placement Groups, Replikation, Erasure Coding sowie den PXE- und Image-basierten Betriebsansatz der Plattform.

Lernziele

• Ceph-Komponenten und ihre gegenseitigen Abhängigkeiten erklären
• Objekte, Pools, Placement Groups und CRUSH-Zuordnungen nachvollziehen
• Replikation und Erasure Coding nach Schutzbedarf und Aufwand unterscheiden
• RBD, CephFS und S3 als unterschiedliche Zugriffsschichten einordnen
• den PXE- und Image-basierten Ansatz der Managementplattform verstehen

Zielgruppe

Administratoren, Architekten, technische Projektleiter und Betreiber mit Einstieg in croit und Ceph

Voraussetzungen

Grundkenntnisse zu Servern, Netzwerken und Linux; Ceph-Vorkenntnisse sind nicht erforderlich

Seminarinhalte

Schritt 1: Software-defined Storage und RADOS

Zunächst wird die Abgrenzung zu klassischen SAN- und NAS-Systemen vorgenommen. Danach folgt der Weg eines Objekts vom Client bis zu den speichernden OSDs.

• Scale-out statt zentraler Controller
• Objekte, Cluster Maps und direkte Clientzugriffe
• Selbstheilung und horizontale Erweiterung

Schritt 2: MON, MGR und Cluster Maps

Monitor- und Manager-Dienste liefern Konsens, Konfiguration und Betriebsinformationen. Quorum und Kartenstände werden als Grundlage aller weiteren Abläufe betrachtet.

• Monitor Map, OSD Map, PG Map und CRUSH Map
• Paxos-Quorum und ungerade Monitoranzahl
• Manager-Module und Managementinformationen

Schritt 3: OSDs und BlueStore

OSDs übernehmen Datenspeicherung, Replikation, Peering, Scrubbing und Recovery. Die Rolle von Datenmedium, DB und WAL wird für HDD- und NVMe-Designs erläutert.

• OSD-Zustände up/down und in/out
• BlueStore, DB/WAL und Geräteeigenschaften
• Scrubbing, Deep Scrubbing und Recovery

Schritt 4: Pools, Placement Groups und CRUSH

Die Abstraktionsschichten zwischen Anwendung und Datenträger werden schrittweise aufgebaut. Dadurch werden spätere Änderungen an Topologie und Kapazität verständlich.

• Pool als logische Datenklasse
• PG als Zuordnungs- und Recovery-Einheit
• CRUSH-Regeln, Failure Domains und Geräteklassen

Schritt 5: Redundanzmodelle

Replikation und Erasure Coding werden hinsichtlich nutzbarer Kapazität, Ausfalltoleranz, Latenz und Wiederherstellungsaufwand verglichen.

• size und min_size
• Erasure-Coding-Profile und Chunk-Verteilung
• Auswirkungen auf kleine Objekte und Änderungsraten

Schritt 6: RBD, CephFS und S3

Die drei wichtigsten Datenservices werden anhand ihrer Datenpfade, Metadatenanforderungen und typischen Anwendungen unterschieden.

• Blockgeräte und virtuelle Maschinen
• POSIX-Dateisystem mit MDS
• Objektspeicher über RADOS Gateway

Schritt 7: Managementplattform und PXE-Modell

Die Plattform stellt verwaltete Images, zentrale Konfiguration, PXE-Boot, Aufgabensteuerung, Logging und Metriken bereit. Unveränderliche Images und Erweiterungspunkte werden gegeneinander abgegrenzt.

• Managementknoten und Container
• PXE, Images und sensible Standardwerte
• Oberfläche, Konsole, API und Hook Scripts

Praxisübungen

1. den Datenweg eines RBD-Schreibvorgangs skizzieren
2. eine CRUSH-Topologie mit Host- und Rack-Failure-Domains entwerfen
3. Replikation und Erasure Coding für zwei Beispielszenarien auswählen