分布式存储Ceph应用-编程知识

Ceph应用
- 一、创建 CephFS 文件系统 MDS 接口
- - 1、服务端操作
  - 2、客户端操作
- 二、创建 Ceph 块存储系统 RBD 接口
- - 1、创建存储池
  - 2、将存储池转换为 RBD 模式
  - 3、初始化存储池
  - 4、创建镜像
  - 5、镜像管理
  - - 5.1 查看镜像
    - 5.2 修改镜像大小
    - 5.3 删除和还原镜像
  - 6、Linux客户端使用
  - 7、快照管理
- 三、创建 Ceph 对象存储系统 RGW 接口
- - 1、对象存储概念
  - 2、创建 RGW 接口

Ceph应用

一、创建 CephFS 文件系统 MDS 接口

1、服务端操作

1）在管理节点创建 mds 服务

cd /etc/ceph
ceph-deploy mds create node01 node02 node03ceph -s

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2）查看各个节点的 mds 服务

ssh root@node01 systemctl status ceph-mds@node01
ssh root@node02 systemctl status ceph-mds@node02
ssh root@node03 systemctl status ceph-mds@node03

3）创建存储池，启用 ceph 文件系统

ceph 文件系统至少需要两个 rados 池，一个用于存储数据，一个用于存储元数据。此时数据池就类似于文件系统的共享目录。#创建数据Pool
ceph osd pool create cephfs_data 128					
#创建元数据Pool
ceph osd pool create cephfs_metadata 128		ceph osd lspools

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#创建 cephfs，命令格式：ceph fs new <FS_NAME> <CEPHFS_METADATA_NAME> <CEPHFS_DATA_NAME>

#启用ceph，元数据Pool在前，数据Pool在后	
ceph fs new mycephfs cephfs_metadata cephfs_data	#查看cephfs
ceph fs ls

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4）查看mds状态，一个up，其余两个待命，目前的工作的是node01上的mds服务

ceph -sceph mds stat

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5）创建用户

语法格式：ceph fs authorize  <fs_name>  client.<client_id>  <path-in-cephfs>  rw

#账户为 client.zhangsan，用户 name 为 zhangsan，zhangsan 对ceph文件系统的 / 根目录（注意不是操作系统的根目录，是文件系统的根目录）有读写权限
ceph fs authorize mycephfs client.zhangsan / rw | tee /etc/ceph/zhangsan.keyring#账户为 client.lisi，用户 name 为 lisi，lisi 对文件系统的 / 根目录只有读权限，对文件系统的根目录的子目录 /test 有读写权限
ceph fs authorize mycephfs client.lisi / r /test rw | tee /etc/ceph/lisi.keyring

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2、客户端操作

客户端要在 public 网络内

1）在客户端创建工作目录

mkdir /etc/ceph

2）在 ceph 的管理节点给客户端拷贝 ceph 的配置文件 ceph.conf 和账号的秘钥环文件 zhangsan.keyring、lisi.keyring

scp ceph.conf zhangsan.keyring lisi.keyring root@client:/etc/ceph

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3）在客户端安装 ceph 软件包

cd /opt
wget https://download.ceph.com/rpm-nautilus/el7/noarch/ceph-release-1-1.el7.noarch.rpm --no-check-certificaterpm -ivh ceph-release-1-1.el7.noarch.rpmyum install -y ceph

4）在客户端制作秘钥文件

cd /etc/ceph
#把 zhangsan 用户的秘钥导出到 zhangsan.key
ceph-authtool -n client.zhangsan -p zhangsan.keyring > zhangsan.key#把 lisi 用户的秘钥导出到 lisi.key
ceph-authtool -n client.lisi -p lisi.keyring > lisi.key

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5）客户端挂载

●方式一：基于内核
语法格式：
mount -t ceph node01:6789,node02:6789,node03:6789:/  <本地挂载点目录>  -o name=<用户名>,secret=<秘钥>
mount -t ceph node01:6789,node02:6789,node03:6789:/  <本地挂载点目录>  -o name=<用户名>,secretfile=<秘钥文件>

示例一：
mkdir -p /data/zhangsan
mount -t ceph node01:6789,node02:6789,node03:6789:/ /data/zhangsan -o name=zhangsan,secretfile=/etc/ceph/zhangsan.key#验证用户权限
cd /data/zhangsan
echo a > a.txt
echo b > b.txt
mkdir abc 123
echo abc > 123/111.txt

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示例二：
mkdir -p /data/lisi
mount -t ceph node01:6789,node02:6789,node03:6789:/ /data/lisi -o name=lisi,secretfile=/etc/ceph/lisi.key#验证用户权限
cd /data/lisi
echo 123 > 1.txtecho 123 > test/2.txt
cat test/2.txt
123

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●方式二：基于 fuse 工具
1）在 ceph 的管理节点给客户端拷贝 ceph 的配置文件 ceph.conf 和管理员账号的秘钥环文件 ceph.client.admin.keyring
scp ceph.client.admin.keyring root@client:/etc/ceph2）在客户端安装 ceph-fuse
yum install -y ceph-fuse3）客户端挂载
mkdir /data/test
cd /data/test
ceph-fuse -m node01:6789,node02:6789,node03:6789 /data/test [-o nonempty]			
#挂载时，如果挂载点不为空会挂载失败，指定 -o nonempty 可以忽略

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二、创建 Ceph 块存储系统 RBD 接口

1、创建存储池

#创建一个名为 rbd-demo 的专门用于 RBD 的存储池
ceph osd pool create rbd-demo 128

2、将存储池转换为 RBD 模式

ceph osd pool application enable rbd-demo rbd

3、初始化存储池

rbd pool init -p rbd-demo			
# -p 等同于 --pool

4、创建镜像

rbd create -p rbd-demo --image rbd-demo1.img --size 10G可简写为：
rbd create rbd-demo/rbd-demo2.img --size 10G

5、镜像管理

5.1 查看镜像

//查看存储池下存在哪些镜像
rbd ls -l -p rbd-demo

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//查看镜像的详细信息
rbd info -p rbd-demo --image rbd-demo1.img
或
rbd info rbd-demo/rbd-demo1.imgrbd image 'rbd-demo.img':size 10 GiB in 2560 objects							#镜像的大小与被分割成的条带数order 22 (4 MiB objects)							#条带的编号，有效范围是12到25，对应4K到32M，而22代表2的22次方，这样刚好是4Msnapshot_count: 0id: 5fc98fe1f304									#镜像的ID标识block_name_prefix: rbd_data.5fc98fe1f304			#名称前缀format: 2											#使用的镜像格式，默认为2features: layering, exclusive-lock, object-map, fast-diff, deep-flatten			#当前镜像的功能特性op_features: 																	#可选的功能特性flags:

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5.2 修改镜像大小

//修改镜像大小
rbd resize rbd-demo/rbd-demo1.img --size 20Grbd info rbd-demo/rbd-demo1.img#使用 resize 调整镜像大小，一般建议只增不减，如果是减少的话需要加选项 --allow-shrink
rbd resize rbd-demo/rbd-demo1.img --size 5G --allow-shrink

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5.3 删除和还原镜像

//删除镜像
#直接删除镜像
rbd rm rbd-demo/rbd-demo1.img
rbd remove rbd-demo/rbd-demo2.imgrbd ls -l -p rbd-demo

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#推荐使用 trash 命令，这个命令删除是将镜像移动至回收站，如果想找回还可以恢复
rbd trash move rbd-demo/rbd-demo1.imgrbd ls -l -p rbd-demo

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#还原镜像
#查看id号
rbd trash list -p rbd-demo
#恢复
rbd trash restore rbd-demo/1226f49e38fe8
#查看
rbd ls -l -p rbd-demo

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6、Linux客户端使用

客户端使用 RBD 有两种方式：
●通过内核模块KRBD将镜像映射为系统本地块设备，通常设置文件一般为：/dev/rbd*
●另一种是通过librbd接口，通常KVM虚拟机使用这种接口。

本例主要是使用Linux客户端挂载RBD镜像为本地磁盘使用。开始之前需要在所需要客户端节点上面安装ceph-common软件包，因为客户端需要调用rbd命令将RBD镜像映射到本地当作一块普通硬盘使用。并还需要把ceph.conf配置文件和授权keyring文件复制到对应的节点。

//在管理节点创建并授权一个用户可访问指定的 RBD 存储池
#示例，指定用户标识为client.osd-mount，对另对OSD有所有的权限，对Mon有只读的权限
ceph auth get-or-create client.osd-mount osd "allow * pool=rbd-demo" mon "allow r" > /etc/ceph/ceph.client.osd-mount.keyring#查看密钥信息
vim ceph.client.osd-mount.keyring

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//修改RBD镜像特性，CentOS7默认情况下只支持layering和striping特性，需要将其它的特性关闭
rbd feature disable rbd-demo/rbd-demo1.img object-map,fast-diff,deep-flatten

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//将用户的keyring文件和ceph.conf文件发送到客户端的/etc/ceph目录下
cd /etc/ceph
scp ceph.client.osd-mount.keyring ceph.conf root@client:/etc/ceph

//linux客户端操作
#安装 ceph-common 软件包
yum install -y ceph-common

#执行客户端映射
cd /etc/ceph
rbd map rbd-demo/rbd-demo1.img --keyring /etc/ceph/ceph.client.osd-mount.keyring --user osd-mount#查看映射
rbd showmapped
rbd device list#断开映射
rbd unmap rbd-demo/rbd-demo1.img

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#格式化并挂载
mkfs -t xfs /dev/rbd0
或
mkfs.xfs /dev/rbd0mkdir -p /data/rbd-demo
mount /dev/rbd0 /data/rbd-demo

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#在线扩容
在管理节点调整镜像的大小
rbd resize rbd-demo/rbd-demo1.img --size 30G

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在客户端刷新设备文件
xfs_growfs /dev/rbd0		#刷新xfs文件系统容量
resize2fs /dev/rbd0			#刷新ext4类型文件系统容量

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7、快照管理

对 rbd 镜像进行快照，可以保留镜像的状态历史，另外还可以利用快照的分层技术，通过将快照克隆为新的镜像使用。

//在客户端写入文件
echo 1111 > /data/rbd-demo/11.txt
echo 2222 > /data/rbd-demo/22.txt
echo 3333 > /data/rbd-demo/33.txt

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//在管理节点对镜像创建快照
rbd snap create --pool rbd-demo --image rbd-demo1.img --snap demo1_snap1可简写为：
rbd snap create rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap1

//列出指定镜像所有快照
rbd snap list rbd-demo/rbd-demo1.img#用json格式输出:
rbd snap list rbd-demo/rbd-demo1.img --format json --pretty-format

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//回滚镜像到指定
在回滚快照之前，需要将镜像取消镜像的映射，然后再回滚。#在客户端操作
rm -rf /data/rbd-demo/*
#解挂载
umount /data/rbd-demo
#断开映射
rbd unmap rbd-demo/rbd-demo1.img#在管理节点操作
#把镜像重新回滚还原
rbd snap rollback rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap1#在客户端重新映射并挂载
rbd map rbd-demo/rbd-demo1.img --keyring /etc/ceph/ceph.client.osd-mount.keyring --user osd-mount
mount /dev/rbd0 /data/rbd-demo
#发现数据还原回来了
ls /data/rbd-demo

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//限制镜像可创建快照数
rbd snap limit set rbd-demo/rbd-demo1.img --limit 3#解除限制：
rbd snap limit clear rbd-demo/rbd-demo1.img

//删除快照
#删除指定快照：
rbd snap rm rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap1#删除所有快照：
rbd snap purge rbd-demo/rbd-demo1.img

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//快照分层
快照分层支持用快照的克隆生成新镜像，这种镜像与直接创建的镜像几乎完全一样，支持镜像的所有操作。唯一不同的是克隆镜像引用了一个只读的上游快照，而且此快照必须要设置保护模式。#快照克隆
1）将上游快照设置为保护模式：
rbd snap create rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666
rbd snap protect rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666
#列出指定镜像所有快照
rbd snap list rbd-demo/rbd-demo1.img2）克隆快照为新的镜像
rbd clone rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666 --dest rbd-demo/rbd-demo666.img
#查看镜像
rbd ls -p rbd-demo3）命令查看克隆完成后快照的子镜像
rbd children rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666

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//快照展平
通常情况下通过快照克隆而得到的镜像会保留对父快照的引用，这时候不可以删除该父快照，否则会有影响。
rbd snap rm rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666
#报错 snapshot 'demo1_snap666' is protected from removal.如果要删除快照但想保留其子镜像，必须先展平其子镜像，展平的时间取决于镜像的大小
1） 展平子镜像
rbd flatten rbd-demo/rbd-demo666.img2）取消快照保护
rbd snap unprotect rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap6663）删除快照
rbd snap rm rbd-demo/rbd-demo1.img@demo1_snap666
#在删除掉快照后，查看子镜像依然存在
rbd ls -l -p rbd-demo

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8、镜像的导出导入

//导出镜像
rbd export rbd-demo/rbd-demo666.img  /opt/rbd-demo666.tar//导入镜像
#卸载客户端挂载，并取消映射
umount /data/rbd-demo
rbd unmap rbd-demo/rbd-demo1.img#清除镜像下的所有快照，并删除镜像
rbd snap purge rbd-demo/rbd-demo1.img
rbd rm rbd-demo/rbd-demo1.imgrbd ls -l -p rbd-demo#导入镜像
rbd import /opt/rbd-demo666.tar  rbd-demo/rbd-demo666.imgrbd ls -l -p rbd-demo

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rbd info rbd-demo/rbd-demo666.img
#修改RBD镜像特性
rbd feature disable rbd-demo/rbd-demo666.img object-map,fast-diff,deep-flatten#在客户端重新映射挂载
rbd map rbd-demo/rbd-demo666.img --keyring /etc/ceph/ceph.client.osd-mount.keyring --user osd-mountmount /dev/rbd0 /data/rbd-demo

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三、创建 Ceph 对象存储系统 RGW 接口

1、对象存储概念

对象存储（object storage）是非结构数据的存储方法，对象存储中每一条数据都作为单独的对象存储，拥有唯一的地址来识别数据对象，通常用于云计算环境中。
不同于其他数据存储方法，基于对象的存储不使用目录树。

虽然在设计与实现上有所区别，但大多数对象存储系统对外呈现的核心资源类型大同小异。从客户端的角度来看，分为以下几个逻辑单位：
●Amazon S3：
提供了
1、用户（User）
2、存储桶（Bucket）
3、对象（Object）

三者的关系是：
1、User将Object存储到系统上的Bucket
2、存储桶属于某个用户并可以容纳对象，一个存储桶用于存储多个对象
3、同一个用户可以拥有多个存储桶，不同用户允许使用相同名称的Bucket，因此User名称即可做为Bucket的名称空间

●OpenStack Swift：
提供了user、container和object分别对应于用户、存储桶和对象，不过它还额外为user提供了父级组件account，用于表示一个项目或用户组，因此一个account中可以包含一到多个user，它们可共享使用同一组container，并为container提供名称空间

●RadosGW：
提供了user、subuser、bucket和object，其中的user对应于S3的user，而subuser则对应于Swift的user，不过user和subuser都不支持为bucket提供名称空间，因此不同用户的存储桶不允许同名；不过，自jewel版本起，RadosGW引入了tenant（租户）用于为user和bucket提供名称空间，但他是个可选组件

从上可以看出大多数对象存储的核心资源类型大同小异，如 Amazon S3、OpenStack Swift 与 RadosGw。其中 S3 与 Swift 互不兼容，RadosGw 为了兼容 S3 与 Swift， Ceph 在 RadosGW 集群的基础上提供了 RGW（RadosGateway）数据抽象层和管理层，它可以原生兼容 S3 和 Swift 的 API。

S3和Swift它们可基于http或https完成数据交换，由RadosGW内建的Civetweb提供服务，它还可以支持代理服务器包括nginx、haproxy等以代理的形式接收用户请求，再转发至RadosGW进程。
RGW 的功能依赖于对象网关守护进程实现，负责向客户端提供 REST API 接口。出于冗余负载均衡的需求，一个 Ceph 集群上通常不止一个 RadosGW 守护进程。

2、创建 RGW 接口

如果需要使用到类似 S3 或者 Swift 接口时候才需要部署/创建 RadosGW 接口，RadosGW 通常作为对象存储（Object Storage）使用，类于阿里云OSS。

//在管理节点创建一个 RGW 守护进程（生产环境下此进程一般需要高可用，后续介绍）
cd /etc/ceph
ceph-deploy rgw create node01ceph -s

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#创建成功后默认情况下会自动创建一系列用于 RGW 的存储池
ceph osd pool ls
rgw.root 
default.rgw.control			#控制器信息
default.rgw.meta			#记录元数据
default.rgw.log				#日志信息
default.rgw.buckets.index	#为 rgw 的 bucket 信息，写入数据后生成
default.rgw.buckets.data	#是实际存储的数据信息，写入数据后生成

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#默认情况下 RGW 监听 7480 号端口
ssh root@node01 netstat -lntp | grep 7480curl node01:7480

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//开启 http+https ，更改监听端口
RadosGW 守护进程内部由 Civetweb 实现，通过对 Civetweb 的配置可以完成对 RadosGW 的基本管理。#要在 Civetweb 上启用SSL，首先需要一个证书，在 rgw 节点生成证书
1）生成CA证书私钥：
openssl genrsa -out civetweb.key 20482）生成CA证书公钥：
openssl req -new -x509 -key civetweb.key -out civetweb.crt -days 3650 -subj "/CN=192.168.210.101"3）将生成的证书合并为pem
cat civetweb.key civetweb.crt > /etc/ceph/civetweb.pem

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#更改监听端口
Civetweb 默认监听在 7480 端口并提供 http 协议，如果需要修改配置需要在管理节点编辑 ceph.conf 配置文件
cd /etc/cephvim ceph.conf
......
[client.rgw.node01]
rgw_host = node01
rgw_frontends = "civetweb port=80+443s ssl_certificate=/etc/ceph/civetweb.pem num_threads=500 request_timeout_ms=60000"●rgw_host：对应的RadosGW名称或者IP地址
●rgw_frontends：这里配置监听的端口，是否使用https，以及一些常用配置：
•port：如果是https端口，需要在端口后面加一个s。
•ssl_certificate：指定证书的路径。
•num_threads：最大并发连接数，默认为50，根据需求调整，通常在生产集群环境中此值应该更大
•request_timeout_ms：发送与接收超时时长，以ms为单位，默认为30000
•access_log_file：访问日志路径，默认为空
•error_log_file：错误日志路径，默认为空

在这里插入图片描述

#修改完 ceph.conf 配置文件后需要重启对应的 RadosGW 服务，再推送配置文件
ceph-deploy --overwrite-conf config push node0{1..3}
scp civetweb.pem node01:/etc/ceph/
ssh root@node01 systemctl restart ceph-radosgw.target#在 rgw 节点上查看端口
netstat -lntp | grep -w 80
netstat -lntp | grep 443#在客户端访问验证
curl http://192.168.210.102:80
curl -k https://192.168.210.102:443

在这里插入图片描述

//创建 RadosGW 账户
在管理节点使用 radosgw-admin 命令创建 RadosGW 账户radosgw-admin user create --uid="rgwuser" --display-name="rgw test user"#创建成功后将输出用户的基本信息，其中最重要的两项信息为 access_key 和 secret_key 。用户创建成后功，如果忘记用户信息可以使用下面的命令查看
radosgw-admin user info --uid="rgwuser"

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//S3 接口访问测试
1）在客户端安装 python3、python3-pip
yum install -y python3 python3-pippython3 -Vpip3 -V2）安装 boto 模块，用于测试连接 S3
pip3 install boto

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3）测试访问 S3 接口
echo kkk love www > /opt/www.txtvim test.py
#coding:utf-8
import ssl
import boto.s3.connection
from boto.s3.key import Key
try:_create_unverified_https_context = ssl._create_unverified_context
except AttributeError:pass
else:ssl._create_default_https_context = _create_unverified_https_context
#test用户的keys信息
access_key = "XR8YOZZUVKLFDF14BCYE"                          #输入 RadosGW 账户的 access_key
secret_key = "kUX7Pg6O3bDWnfcuviKiBKz1X2TwbHMxeKAcEiqv"      #输入 RadosGW 账户的 secret_key#rgw的ip与端口
host = "192.168.210.105"        #输入 RGW 接口的 public 网络地址#如果使用443端口，下述链接应设置is_secure=True
port = 443
#如果使用80端口，下述链接应设置is_secure=False
#port = 80
conn = boto.connect_s3(aws_access_key_id=access_key,aws_secret_access_key=secret_key,host=host,port=port,is_secure=True,validate_certs=False,calling_format=boto.s3.connection.OrdinaryCallingFormat()
)
#一:创建存储桶
#conn.create_bucket(bucket_name='bucket01')
#conn.create_bucket(bucket_name='bucket02')#二：判断是否存在，不存在返回None
exists = conn.lookup('bucket01')
print(exists)
#exists = conn.lookup('bucket02')
#print(exists)#三：获得一个存储桶
#bucket1 = conn.get_bucket('bucket01')
#bucket2 = conn.get_bucket('bucket02')#四：查看一个bucket下的文件
#print(list(bucket1.list()))
#print(list(bucket2.list()))#五：向s3上存储数据，数据来源可以是file、stream、or string
#5.1、上传文件
#bucket1 = conn.get_bucket('bucket01')
# name的值是数据的key
#key = Key(bucket=bucket1, name='myfile')
#key.set_contents_from_filename('/opt/123.txt')
# 读取 s3 中文件的内容，返回 string 即文件 123.txt 的内容
#print(key.get_contents_as_string())
#5.2、上传字符串
#如果之前已经获取过对象，此处不需要重复获取
bucket2 = conn.get_bucket('bucket02')
key = Key(bucket=bucket2, name='mystr')
key.set_contents_from_string('hello world')
print(key.get_contents_as_string())#六：删除一个存储桶，在删除存储桶本身时必须删除该存储桶内的所有key
bucket1 = conn.get_bucket('bucket01')
for key in bucket1:key.delete()
bucket1.delete()

4）按照以上步骤执行 python 脚本测试
chmod +x test.py
python3 test.py

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