Das Dokument behandelt den Betrieb einer Private Cloud unter Verwendung von Ceph und OpenStack, wobei Aspekte wie Hardwareabstraktion, Performance-Benchmarks und Netzwerkkonfigurationen behandelt werden. Es hebt die Vorteile und Herausforderungen dieser Technologie hervor, einschließlich Skalierbarkeit und Systemintegrität. Abschließend wird auf verschiedene praktische Tipps und Best Practices beim Umgang mit OpenStack und Ceph sowie auf weiterführende Ressourcen verwiesen.

1. Private Cloud mit Ceph
und OpenStack
Daniel Schneller
daniel.schneller@centerdevice.de
@dschneller
Lukas Pustina
lukas.pustina@centerdevice.de
@drivebytesting

2. Aus dem täglichen Wahnsinn des Cloud Betriebs

3. Wer sind wir?

4. @dschneller
@drivebytesting

5. Was machen wir?

7. Wo kamen wir her?

8. Warum wollten wir
davon weg?

9. Wohin wollten wir?

11. Private Cloud

12. Hardwareabstraktion

13. Bare Metal Hardware
Virtual Environment
Application
Virtualization
Storage NetworkCompute

14. Bare Metal Hardware

17. Baseline Benchmarks
Erwartungen definieren

18. Storage
Disk I/O pro Node

21. Netzwerk

22. IEEE 802.3ad != IEEE 802.3ad
> cat /etc/network/interfaces
...
auto bond2
iface bond2 inet manual
bond-slaves p2p3 p2p4 # interfaces to bond
bond-mode 802.3ad # activate LACP
bond-miimon 100 # monitor link health
bond-xmit_hash_policy layer3+4 # use Layer 3+4 for link selection
pre-up ip link set dev bond2 mtu 9000 # set Jumbo Frames
auto vlan-ceph-clust
iface vlan-ceph-clust inet static
pre-up ip link add link bond2 name vlan-ceph-clust type vlan id 105
pre-up ip link set dev vlan-ceph-clust mtu 9000 # Jumbo Frames
post-down ip link delete vlan-ceph-clust
address ...
netmask ...
network ...
broadcast ...
...

23. [node01] > iperf -s -B node01.ceph-cluster
[node02] > iperf -c node01.ceph-cluster
[node03] > iperf -c node01.ceph-cluster

24. Storage

25. “Unified, distributed storage system designed for
excellent performance, reliability and scalability”

26. Hoch skalierbar
Commodity Hardware
Kein Single Point of Failure

27. Ceph Komponenten

28. OSD Daemons
Object Storage Device Daemons

29. Ceph Benchmark

30. Virtualisierung

33. OpenStack Komponenten

34. CenterDevice

35. Gesamtarchitektur
Bare Metal
Ceph
Node 1 Node 2 Node 3 Node 4
OSD 1
…
…
…
…
…
…
…
…
…
OSD 48
…

36. Node 5
Node 1 Node 2 Node 3 Node 4
CD-VM1
VMs
Bare Metal
Ceph
Node 6
CD-VM2
Node 7
CD-VM3
Node 8
CD-VM4
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
Node …
VM …
VM …
Gesamtarchitektur
OSD 1
…
…
…
…
…
…
…
…
…
OSD 48
…

37. Node 5
Node 3Node 1
Rados GW
Node 2
Rados GW Rados GW
Node 4
Rados GW
CD-VM1
VMs
Bare Metal
Ceph
Node 6
CD-VM2
Node 7
CD-VM3
Node 8
CD-VM4
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
Node …
VM …
VM …
Gesamtarchitektur
OSD 1
…
…
…
…
…
…
…
…
…
OSD 48
…

38. Node 5
Node 1
Rados GW
Node 2
Rados GW
Node 3
Rados GW
Node 4
Rados GW
CD-VM1
HAProxyVMs
Bare Metal
Ceph
Node 6
CD-VM2
Node 7
CD-VM3
Node 8
CD-VM4
HAProxy HAProxyHAProxy
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
Node …
VM …
VM …
Gesamtarchitektur
OSD 1
…
…
…
…
…
…
…
…
…
OSD 48
…

39. Node 5
Node 1
Rados GW
Node 2
Rados GW
Node 3
Rados GW
Node 4
Rados GW
CD-VM1
HAProxyVMs
Bare Metal
Ceph
Node 6
CD-VM2
Node 7
CD-VM3
Node 8
CD-VM4
HAProxy HAProxyHAProxy
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
ES Mo
CD CD
Node …
VM …
VM …
Gesamtarchitektur
OSD 1
…
…
…
…
…
…
…
…
…
OSD 48
…

40. Vorteile

41. Nachteile

42. Hardware Caveats

43. Bonding Modes
Halbe Kraft voraus!
[node01] > iperf -s -B node01.ceph-cluster
[…]
[ 4] local 10.102.5.11 port 5001 connected with 10.102.5.12 port 49412
[ 5] local 10.102.5.11 port 5001 connected with 10.102.5.12 port 49413
[ 6] local 10.102.5.11 port 5001 connected with 10.102.5.13 port 59947
[ 7] local 10.102.5.11 port 5001 connected with 10.102.5.13 port 59946
[ ID] Interval Transfer Bandwidth
[ 4] 0.0-10.0 sec 342 MBytes 286 Mbits/sec
[ 5] 0.0-10.0 sec 271 MBytes 227 Mbits/sec
[SUM] 0.0-10.0 sec 613 MBytes 513 Mbits/sec
[ 6] 0.0-10.0 sec 293 MBytes 246 Mbits/sec
[ 7] 0.0-10.0 sec 338 MBytes 283 Mbits/sec
[SUM] 0.0-10.0 sec 631 MBytes 529 Mbits/sec ???

44. Bonding Modes
Halbe Kraft voraus!
CAUTION
TRUST
NOTHING!
CAUTION
MEASURE
EVERYTHING!

45. Bonding und VLANs
Ein Switch als Weihnachtsbaum

46. Bonding und VLANs
Ein Switch als Weihnachtsbaum
01: Handle up event of interface Po4
02: VPC Po4(VPC ID: 4) UP on self. Inform peer to program peer-link to BLOCK traffic
03: Received control message of type MLAG_INTERFACE_DOWN, for VPC ID 4
04: Handle down event of interface Po2
05: VPC Po2(VPC ID: 2) DOWN on self. Inform peer to program peer-link to ALLOW traffic
06: Handle up event of interface Po2
07: VPC Po2(VPC ID: 2) UP on self. Inform peer to program peer-link to BLOCK traffic
08: Handle down event of interface Po42
09: VPC Po42(VPC ID: 42) DOWN on self. Inform peer to program peer-link to ALLOW traffic
10: Handle up event of interface Po42
11: VPC Po42(VPC ID: 42) UP on self. Inform peer to program peer-link to BLOCK traffic
12: Received control message of type MLAG_INTERFACE_DOWN, for VPC ID 42
13: Received control message of type MLAG_INTERFACE_UP, for VPC ID 14
14: Handle down event of interface Po16
15: VPC Po16(VPC ID: 16) DOWN on self. Inform peer to program peer-link to ALLOW traffic
16: Received control message of type MLAG_INTERFACE_DOWN, for VPC ID 39
17: Received control message of type MLAG_INTERFACE_UP, for VPC ID 42
[…]

47. Bonding und VLANs
Ein Switch als Weihnachtsbaum
CAUTION
TRUST
NOTHING!
CAUTION
FIRMWARE
FAILS, TOO!

48. BIOS Updates
3 Betriebssysteme und diverse Gigabytes

49. BIOS Updates
3 Betriebssysteme und diverse Gigabytes
CAUTION
KNOW THE
TOOLCHAIN!

50. Ceph Caveats

51. Scrubbing
Integrität hat ihren Preis.
CAUTION
DISK I/O
INTENSIVE!
CAUTION
SCHEDULE
MANUALLY!

52. RADOS Gateway
Use as recommended for maximum happiness
CAUTION
OBEY USER
LIMITS!
CAUTION
KNOW THE
CONFIG
CAUTION
NO SNAPS
ALLOWED!

53. OpenStack Caveats

54. Netzwerk – Total trivial
Node 5
CD-VM1
Node 6
CD-VM2
Node 7
LB1
HAProxy
…
Node 8
LB2
HAProxy
…
Der Wolf im Netzpelz

55. Netzwerk – Total trivial
Der Wolf im Netzpelz
https://openstack.redhat.com/Networking_in_too_much_detail

56. Netzwerk – Total trivial
Der Wolf im Netzpelz
VHOST_NET_ENABLED=0
# To load the vhost_net module, which in some cases can speed up
# network performance, set VHOST_NET_ENABLED to 1.
$ cat /etc/default/qemu-kvm

57. Netzwerk – Total trivial
Der Wolf im Netzpelz
# To load the vhost_net module, which in some cases can speed up
# network performance, set VHOST_NET_ENABLED to 1.
VHOST_NET_ENABLED=1
$ cat /etc/default/qemu-kvm

58. Netzwerk – Total trivial
Der Wolf im Netzpelz
# To load the vhost_net module, which in some cases can speed up
# network performance, set VHOST_NET_ENABLED to 1.
VHOST_NET_ENABLED=1
$ cat /etc/default/qemu-kvm
CAUTION
VIRTUAL
NETWORKS!

59. Live Migration
“Der sich den Wolf patcht”
CAUTION
CHECK BUG
TRACKERS!
CAUTION
YOU’RE NOT
DEFAULT!

60. Heat Stacks
Ein Wolf kommt selten allein
CAUTION
CHECK BUG
TRACKERS!
CAUTION
YOU’RE NOT
THE DEFAULT!

61. Fazit

62. Fazit
http://bit.ly/1FktZok #AllesKaputt
Aber OpenSource ermöglicht Selbsthilfe.

63. Zum Schluss

64. Folien bei Slideshare
http://www.slideshare.net/dschneller

65. http://www.cloudfibel.de
codecentricCloudFibel1.2015
PRAXIS AUS DEM NÄHKÄSTCHENÜBERBLICK
6 OPENSTACK - PRIVATSACHE
18 DOCKER - DIENSTE IN CONTAINERN
29 CEPH - MÄCHTIG FLEXIBEL
42 ANSIBLE - EINFACH LEISTUNGSFÄHIG
58 DOCKER TOOLS
68 CEPH BENCHMARKS
74 HARDWARE FÄLLT AUS
78 NEVER CHANGE A RUNNING SYSTEM
80 PROVISIONIERUNG VON IAAS CLOUDS
86 JINJA2 FÜR BESSERE ANSIBLE TEMPLATES
93 SSH ZWEIFAKTOR-AUTHENTIFIZIERUNG
100 EIN OPENSTACK-KRIMI

66. Blog Posts
• https://blog.codecentric.de/en/2015/03/true-kvm-live-migration-openstack-
icehouse-ceph-based-vm-storage/
• https://blog.codecentric.de/en/2014/06/provisioning-iaas-clouds-dynamic-ansible-
inventories-openstack-metadata/
• https://blog.codecentric.de/en/2014/08/jinja2-better-ansible-playbooks-templates/
• https://blog.codecentric.de/en/2014/06/ansible-simple-yet-powerful-automation/
• https://blog.codecentric.de/en/2014/09/openstack-crime-story-solved-tcpdump-
sysdig-iostat-episode-1/
• https://blog.codecentric.de/en/2014/12/haproxy-http-header-rate-limiting/
• https://blog.codecentric.de/en/2014/12/centerdevice-cloud-architecture-revisited/
• https://blog.codecentric.de/en/2013/12/never-change-running-system-wrong/
• https://blog.codecentric.de/en/2013/11/hardware-will-fail-just-way-expect/

67. Vielen Dank.
Daniel Schneller
daniel.schneller@centerdevice.de
@dschneller
Dr. Lukas Pustina
lukas.pustina@centerdevice.de
@drivebytesting