一、Ceph单机部署的核心价值与适用场景

Ceph作为分布式存储系统的标杆，其单机部署模式在特定场景下具有独特优势。传统Ceph集群需要至少3个节点实现数据冗余，而单机部署通过逻辑分区模拟多节点环境，在开发测试、边缘计算、小型企业等场景中可显著降低硬件成本。例如，开发人员可在单台物理机上构建包含MON（监控节点）、OSD（存储节点）、MDS（元数据节点）的完整集群，验证存储策略或开发新功能。

技术层面，单机部署需解决两个核心问题：其一，通过CRUSH Map配置将物理磁盘划分为多个逻辑OSD；其二，确保MON服务高可用性。根据Ceph官方文档，单机环境建议配置3个MON实例（即使运行在同一主机），以避免单点故障。

二、环境准备与系统调优

1. 硬件配置要求

• 磁盘要求：至少3块独立磁盘（SSD优先），推荐配置为：
  • 1块系统盘（≥120GB）
  • 2块数据盘（≥500GB，建议相同型号）
• 内存要求：建议≥16GB（生产环境推荐32GB+）
• CPU要求：4核以上（支持AVX指令集）

2. 操作系统与依赖安装

以Ubuntu 22.04 LTS为例，执行以下步骤：

# 更新系统并安装依赖
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install -y ceph ceph-common ceph-fs-common lvm2 ntp chrony
# 配置NTP时间同步
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
sudo systemctl enable --now chronyd

3. 磁盘分区优化

使用lsblk确认磁盘设备后，执行分区操作：

# 示例：对/dev/sdb和/dev/sdc进行分区
sudo parted /dev/sdb mklabel gpt
sudo parted /dev/sdb mkpart primary 1MiB 100%
sudo parted /dev/sdc mklabel gpt
sudo parted /dev/sdc mkpart primary 1MiB 100%
# 创建物理卷
sudo pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1
sudo vgcreate ceph-vg /dev/sdb1 /dev/sdc1
sudo lvcreate -l 100%FREE -n osd1 ceph-vg
sudo lvcreate -l 100%FREE -n osd2 ceph-vg

三、Ceph集群部署流程

1. 使用ceph-deploy快速部署

# 创建部署目录
mkdir ~/ceph-cluster && cd ~/ceph-cluster
# 初始化MON节点（假设主机名为ceph-node）
ceph-deploy new ceph-node
# 修改ceph.conf配置文件
cat >> ceph.conf <<EOF
[global]
fsid = $(uuidgen)
mon initial members = ceph-node
mon host = ceph-node
public network = 192.168.1.0/24
osd pool default size = 2
osd pool default min size = 1
osd crush chooseleaf type = 0
EOF
# 安装Ceph软件包
ceph-deploy install ceph-node
# 部署初始MON和MGR
ceph-deploy mon create-initial
ceph-deploy mgr create ceph-node
# 准备并激活OSD
sudo mkfs.xfs /dev/ceph-vg/osd1
sudo mkfs.xfs /dev/ceph-vg/osd2
sudo mkdir /var/lib/ceph/osd/ceph-1
sudo mkdir /var/lib/ceph/osd/ceph-2
ceph-deploy osd prepare ceph-node:/dev/ceph-vg/osd1 ceph-node:/dev/ceph-vg/osd2
ceph-deploy osd activate ceph-node:/var/lib/ceph/osd/ceph-1 ceph-node:/var/lib/ceph/osd/ceph-2

2. 配置MDS（可选，用于CephFS）

# 创建元数据服务器
ceph-deploy mds create ceph-node
# 创建存储池和文件系统
ceph osd pool create cephfs_data 128
ceph osd pool create cephfs_metadata 64
ceph fs new cephfs cephfs_metadata cephfs_data

四、关键配置优化

1. CRUSH Map调整

通过ceph osd getcrushmap -o crushmap.bin导出CRUSH Map后，使用crushtool编辑：

<!-- 示例：将OSD分配到不同主机（单机环境下模拟为不同rack） -->
<device device_id="0" osd_id="0" crush_weight="1.000000" 
        class="ssd" device_type="ssd" 
        host="ceph-node" rack="rack1"/>
<device device_id="1" osd_id="1" crush_weight="1.000000" 
        class="ssd" device_type="ssd" 
        host="ceph-node" rack="rack2"/>

2. 性能调优参数

在/etc/ceph/ceph.conf中添加：

[osd]
osd memory target = 4294967296  # 4GB缓存
osd deep scrub interval = 2419200  # 4周深度扫描
osd recovery op priority = 20
osd max backfills = 2

五、验证与故障排查

1. 集群健康检查

# 查看集群状态
ceph -s
# 检查OSD状态
ceph osd tree
# 测试I/O性能
sudo apt install fio
fio --name=test --filename=/mnt/cephfs/testfile --size=1G --rw=write --bs=4k --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting

2. 常见问题解决

• MON服务启动失败：检查/var/log/ceph/ceph-mon.ceph-node.log，确认/var/lib/ceph/mon/ceph-ceph-node目录权限正确
• OSD无法激活：执行ceph-volume lvm list确认逻辑卷状态，必要时执行ceph-volume lvm activate --no-systemd
• PG处于degraded状态：运行ceph pg repair <pg_id>尝试修复

六、生产环境建议

1. 数据安全：定期执行ceph osd backup（需安装ceph-backup插件）
2. 监控告警：部署Prometheus+Grafana监控栈，配置关键指标告警
3. 升级策略：使用ceph-deploy upgrade工具进行版本升级，先在测试环境验证
4. 扩展性：当存储需求增长时，可通过ceph-deploy osd add命令新增OSD

通过本文的详细指导，开发者可在单台服务器上构建功能完整的Ceph集群，既满足开发测试需求，也可作为小型生产环境的低成本解决方案。实际部署中需特别注意数据备份策略，建议结合LVM快照或rsync实现定期备份。