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1. Ceph 概述
1.1 背景
Ceph 是一个去中心化的分布式存储系统，提供较好的性能、可靠性和可扩展性。Ceph 我的项目最早起源于 Sage 就读博士期间的工作（最早的成绩于 2004 年发表），并随后奉献给开源社区，遵循 LGPL 协定（LESSER GENERAL PUBLIC LICENSE 的简写，中文译为“较宽松公共许可证”）。在通过了数年的倒退之后，目前已失去泛滥云计算厂商（OpenStack、CloudStack、OpenNebula、Hadoop）的反对并被广泛应用。
1.2 介绍
Ceph 是一个牢靠、主动重平衡、主动复原的分布式存储系统，依据场景划分能够将 Ceph 分为三大块，别离是对象存储、块设施和文件系统服务。
Ceph 的次要长处是分布式存储，在存储每一个数据时，都会通过计算得出该数据存储的地位，尽量将数据分布平衡，不存在传统的单点故障的问题，能够程度扩大。
Ceph 存储集群至多须要一个 Ceph Monitor 和两个 OSD 守护过程。而运行 Ceph 文件系统客户端时，则必须要有元数据服务器（Metadata Server）。
1.3 特点
Ceph 适宜跨集群的小文件存储，领有以下特点：
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高性能
Client 和 Server 间接通信，不须要代理和转发；
Client 不须要负责正本的复制，有 Primary 主节点负责，这样能够无效升高 clien 网络的耗费;
采纳 CRUSH 算法，数据分布平衡，并行度高，反对上千个存储节点，反对 TB 及 PB 级数据。
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高可用性
数据多正本，反对故障域分隔，数据强一致性；
没有单点故障，较好的容错性，无效撑持各种故障场景；
反对所有故障的检测和主动复原，能够做到自动化治理；
反对并行复原，可能极大的升高数据恢复工夫，进步数据的可靠性。
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高扩展性
高度并行化设计，没有单个核心管制组件，所有负载都能动静的划分到各个服务器上。
去中心化、灵便、随节点减少线性增长。
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场景丰盛
反对三种存储接口类型: 块存储、文件存储、对象存储。同时反对自定义接口，C++ 为底层实现，兼容多种语言。
- 块存储 ：将磁盘空间映射给主机应用，实用 docker 容器、虚拟机磁盘存储调配；日志存储，文件存储。
- 文件存储 ：解决块存储无奈共享问题，在服务器架设 FTP 和 NFS 服务器，实用目录构造的存储、日志存储等。
- 对象存储 ：大容量硬盘，装置存储管理软件，对外提供读写访问能力，具备块存储的高速读写能力，也具备文件存储共享的个性；实用图片存储或视频存储。
1.4 分布式存储系统横纵比照
| 比照阐明 | TFS | FASTDFS | MooseFS | GlusterFS | CEPH |
|---|---|---|---|---|---|
| 开发语言 | C++ | C | C | C | C++ |
| 数据存储形式 | 块 | 文件 /Trunk | 块 | 文件 / 块 | 对象 / 文件 / 块 |
| 在线扩容 | 反对 | 反对 | 反对 | 反对 | 反对 |
| 冗余备份 | 反对 | 反对 | 反对 | 反对 | 反对 |
| 单点故障 | 存在 | 不存在 | 存在 | 不存在 | 不存在 |
| 易用性 | 装置简单，官网文档少 | 安装简单，社区绝对沉闷 | 安装简单，官网文档多 | 安装简单，官网文档专业化 | 安装简单，官网文档专业化 |
| 实用场景 | 跨集群的小文件 | 单集群的中小文件 | 单集群的大中文件 | 跨集群云存储 | 单集群的大中小文件 |
2. Ceph 架构设计
2.1 Ceph 整体设计
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根底存储系统 RADOS
Reliable, Autonomic,Distributed Object Store，即牢靠的、自动化的、分布式的对象存储
这就是一个残缺的对象存储系统，所有存储在 Ceph 零碎中的用户数据事实上最终都是由这一层来存储的。而 Ceph 的高牢靠、高可扩大、高性能、高自动化等等个性实质上也是由这一层所提供的。
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根底库 librados
这层的性能是对 RADOS 进行形象和封装，并向下层提供 API，以便间接基于 RADOS（而不是整个 Ceph）进行利用开发。特地要留神的是，RADOS 是一个对象存储系统，因而，librados 实现的 API 也只是针对对象存储性能的。RADOS 采纳 C ++ 开发，所提供的原生 librados API 包含 C 和 C ++ 两种。
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高层利用接口
这层包含了三个局部：RADOS GW（RADOS Gateway）、RBD（Reliable Block Device）和 Ceph FS（Ceph File System），其作用是在 librados 库的根底上提供抽象层次更高、更便于利用或客户端应用的下层接口。其中，RADOS GW 是一个提供与 Amazon S3 和 Swift 兼容的 RESTful API 的 gateway，以供相应的对象存储利用开发应用。RADOS GW 提供的 API 抽象层次更高，但性能则不如 librados 弱小。
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应用层
这层是不同场景下对于 Ceph 各个利用接口的各种利用形式，例如基于 librados 间接开发的对象存储利用，基于 RADOS GW 开发的对象存储利用，基于 RBD 实现的云硬盘等等。librados 和 RADOS GW 的区别在于，librados 提供的是本地 API，而 RADOS GW 提供的则是 RESTfulAPI。
因为 Swift 和 S3 反对的 API 性能近似，这里以 Swift 举例说明。Swift 提供的 API 性能次要包含：
- 用户治理操作：用户认证、获取账户信息、列出容器列表等；
- 容器治理操作：创立 / 删除容器、读取容器信息、列出容器内对象列表等；
- 对象治理操作：对象的写入、读取、复制、更新、删除、拜访许可设置、元数据读取或更新等。
2.2 逻辑架构
2.3 Ceph 专业术语
- OSD: Ceph 的对象存储设备，OSD 守护过程的性能是存储数据，解决数据的复制、复原、回填、再平衡，并通过查看其余 OSD 守护过程的心跳来向 Ceph Monitors 提供一些监控信息。
- Monitors: Ceph 监视器，Monitor 保护着展现集群状态的各种图表，包含监视器图、OSD 图、归置组（PG）图、和 CRUSH 图。
- PG：Ceph 归置组，每个 Object 最初都会通过 CRUSH 计算映射到某个 PG 中，一个 PG 能够蕴含多个 Object。
- MDS: Ceph 元数据服务器（MDS），为 Ceph 文件系统存储元数据。
- CephFS: Ceph 文件系统，CephFS 提供了一个任意大小且兼容 POSIX 的分布式文件系统。
- RADOS: Reliable Autonomic Distributed Object Store，示意牢靠、主动、分布式的对象存储。Ceph 中的一切都是以对象模式存储，RADOS 就负责存储这些对象，RADOS 层确保数据一致性和可靠性。
- Librados：librados 库是一种用来简化拜访 RADOS 的办法，目前反对 PHP、Python、Ruby、Java、C 和 C ++ 语言。
- RBD：Ceph 的块设施，它对外提供块存储，能够被映射、格式化进而像其余磁盘一样挂载到服务器。
- RGW/RADOSGW：Ceph 对象网关，它提供了一个兼容 S3 和 Swift 的 restful API 接口。
3. Ceph 集群部署配置
3.1 部署构造
虚拟机创立三台服务器，CENTOS 版本为 7.6，IP 网段 192.168.116.0/24。三台主机名称为：
- CENTOS7-1: IP 为 192.168.116.141，既做治理节点，又做子节点。
- CENTOS7-2: IP 为 192.168.116.142，子节点。
- CENTOS7-3: IP 为 192.168.116.143，子节点。
3.2 系统配置
系统配置工作，三台节点顺次执行：
-
批改主机名称
[root@CENTOS7-1 ~]# vi /etc/hostnameCENTOS7-1 -
编辑 hosts 文件
192.168.116.141 CENTOS7-1 192.168.116.142 CENTOS7-2 192.168.116.143 CENTOS7-3留神，这外面的主机名称要和节点名称保持一致，否则装置的时候会呈现问题
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批改 yum 源
vi /etc/yum.repos.d/ceph.repo，为防止网速过慢问题，这里采纳的是清华镜像源：[Ceph] name=Ceph packages for $basearch baseurl=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ceph/rpm-mimic/el7/x86_64/ enabled=1 gpgcheck=1 type=rpm-md gpgkey=https://download.ceph.com/keys/release.asc [Ceph-noarch] name=Ceph noarch packages # 官网源 #baseurl=http://download.ceph.com/rpm-mimic/el7/noarch # 清华源 baseurl=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ceph/rpm-mimic/el7/noarch/ enabled=1 gpgcheck=1 type=rpm-md gpgkey=https://download.ceph.com/keys/release.asc [ceph-source] name=Ceph source packages baseurl=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ceph/rpm-mimic/el7/SRPMS/ enabled=1 gpgcheck=1 type=rpm-md gpgkey=https://download.ceph.com/keys/release.asc -
装置 ceph 与 ceph-deploy 组件
yum update && yum -y install ceph ceph-deploy装置实现，如果执行 ceph-deploy 呈现 ImportError: No module named pkg_resources
装置 python2-pip：yum -y install python2-pip
yum install epel-release -y
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装置 NTP 工夫同步工具
yum install ntp ntpdate ntp-doc -y确保时区是正确，设置开机启动：
systemctl enable ntpd并将工夫每隔 1 小时主动校准同步。编辑 vi /etc/rc.d/rc.local 追加：
/usr/sbin/ntpdate ntp1.aliyun.com > /dev/null 2>&1; /sbin/hwclock -w配置定时工作, 执行 crontab -e 退出：
0 */1 * * * ntpdate ntp1.aliyun.com > /dev/null 2>&1; /sbin/hwclock -w
3.3 免明码 SSH 登陆
-
官网倡议不必零碎内置用户，创立名为 ceph_user 用户，明码也设为 ceph_user：
useradd -d /home/ceph_user -m ceph_user passwd ceph_user -
设置 sudo 权限
echo "ceph_user ALL = (root) NOPASSWD:ALL" | sudo tee /etc/sudoers.d/ceph_user sudo chmod 0440 /etc/sudoers.d/ceph_user1、2 两个步骤顺次在三台机器上执行。
接下来在主节点，继续执行：
-
生成密钥：
切换用户：su ceph_user
执行 ssh-keygen，始终按默认提醒点击生成 RSA 密钥信息。
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散发密钥至各机器节点
ssh-copy-id ceph_user@CENTOS7-1 ssh-copy-id ceph_user@CENTOS7-2 ssh-copy-id ceph_user@CENTOS7-3 -
批改治理节点上的
~/.ssh/config文件，简化 SSH 近程连贯时的输出信息：治理节点是会有 root 和 ceph_user 多个用户，ssh 近程连贯默认会以以后用户身份进行登陆，
如果咱们是 root 身份进行近程连贯，还是须要输出明码，咱们想简化，该怎么解决？
切换 root 身份，
su root批改~/.ssh/config 文件
Host CENTOS7-1 Hostname CENTOS7-1 User ceph_user Host CENTOS7-2 Hostname CENTOS7-2 User ceph_user Host CENTOS7-3 Hostname CENTOS7-3 User ceph_user留神批改文件权限，不能采纳 777 最大权限：
chmod 600 ~/.ssh/config进行 ssh 近程连贯时，Host 的主机名称是辨别大小写的，所以要留神配置文件的主机名称。
-
凋谢端口，非生产环境，能够间接禁用防火墙：
systemctl stop firewalld.service systemctl disable firewalld.service -
SELINUX 设置
SELinux 设为禁用：
setenforce 0永恒失效：
编辑 vi /etc/selinux/config 批改：SELINUX=disabled
3.4 集群搭建配置
采纳 root 身份进行装置
-
在治理节点创立集群配置目录，cd /usr/local：
mkdir ceph-cluster cd ceph-cluster留神：此目录作为 ceph 操作命令的基准目录，会存储解决配置信息。
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创立集群，蕴含三台机器节点：
ceph-deploy new CENTOS7-1 CENTOS7-2 CENTOS7-3创立胜利后，会生一个配置文件。
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如果接下来集群的装置配置呈现问题，能够执行以下命令革除，再重新安装：
ceph-deploy purge CENTOS7-1 CENTOS7-2 CENTOS7-3 ceph-deploy purgedata CENTOS7-1 CENTOS7-2 CENTOS7-3 ceph-deploy forgetkeys将三台节点的 mon 信息也删除
rm -rf /var/run/ceph/ -
批改配置文件，有些配置前面需用到：
vi /usr/local/ceph-cluster/ceph.conf退出：
[global] # 公网网络 public network = 192.168.116.0/24 # 设置 pool 池默认调配数量 默认正本数为 3 osd pool default size = 2 # 容忍更多的时钟误差 mon clock drift allowed = 2 mon clock drift warn backoff = 30 # 容许删除 pool mon_allow_pool_delete = true [mgr] # 开启 WEB 仪表盘 mgr modules = dashboard第一项为正本数，设为 2 份。
第二项为对外 IP 拜访网段，留神依据理论 IP 批改网段。
第三、四项为容许肯定工夫的漂移误差。
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执行装置：
ceph-deploy install CENTOS7-1 CENTOS7-2 CENTOS7-3如果呈现谬误：
ceph_deploy][ERROR] RuntimeError: Failed to execute command: ceph --version能够在各节点上独自进行装置：
yum -y install ceph如果没有仓库文件 ceph.repo，按下面的步骤手工创立。
-
初始 monitor 信息：
ceph-deploy mon create-initial ## ceph-deploy --overwrite-conf mon create-initial执行实现后，会生成以下文件：
-
同步治理信息：
下发配置文件和治理信息至各节点：
ceph-deploy admin CENTOS7-1 CENTOS7-2 CENTOS7-3 -
装置 mgr(治理守护过程)，大于 12.x 版本需装置，咱们装的是最新版，需执行：
ceph-deploy mgr create CENTOS7-1 CENTOS7-2 CENTOS7-3 -
装置 OSD(对象存储设备)
留神：新版本的 OSD 没有 prepare 与 activate 命令。
这里须要新的硬盘作为 OSD 存储设备，敞开虚拟机，减少一块硬盘，不必格式化。
重启，fdisk -l 查看新磁盘名称：
执行创立 OSD 命令：
ceph-deploy osd create --data /dev/sdb CENTOS7-2三台节点都需别离顺次执行。
ceph-deploy gatherkeys CENTOS7-1
-
验证节点：
输出 ceph health 或 ceph - s 查看，呈现 HEALTH_OK 代表失常。
通过虚拟机启动, 如果呈现谬误:
[root@CENTOS7-1 ~]# ceph -s
cluster:
id: 0ec99aa9-e97e-43d3-b5b9-90eb21c4abff
health: HEALTH_WARN
1 filesystem is degraded
1 osds down
1 host (1 osds) down
Reduced data availability: 41 pgs inactive
Degraded data redundancy: 134/268 objects degraded (50.000%), 22 pgs degraded, 87 pgs undersized
39 slow ops, oldest one blocked for 2286 sec, daemons [osd.0,mon.CENTOS7-2,mon.CENTOS7-3] have slow ops.
clock skew detected on mon.CENTOS7-2, mon.CENTOS7-3
services:
mon: 3 daemons, quorum CENTOS7-1,CENTOS7-2,CENTOS7-3
mgr: centos7-1(active), standbys: centos7-3, centos7-2
mds: fs_test-1/1/1 up {0=centos7-1=up:replay}
osd: 3 osds: 1 up, 2 in
data:
pools: 9 pools, 128 pgs
objects: 134 objects, 64 KiB
usage: 1.0 GiB used, 19 GiB / 20 GiB avail
pgs: 32.031% pgs unknown
134/268 objects degraded (50.000%)
65 active+undersized
41 unknown
22 active+undersized+degraded在各节点执行命令, 确保工夫同步统一:
ntpdate ntp1.aliyun.com 3.5 装置治理后盾
-
开启 dashboard 模块
ceph mgr module enable dashboard -
生成签名
ceph dashboard create-self-signed-cert -
创立目录
mkdir mgr-dashboard
[root@CENTOS7-1 mgr-dashboard]# pwd /usr/local/ceph-cluster/mgr-dashboard -
生成密钥对
cd /usr/local/ceph-cluster/mgr-dashboardopenssl req -new -nodes -x509 -subj "/O=IT/CN=ceph-mgr-dashboard" -days 3650 -keyout dashboard.key -out dashboard.crt -extensions v3_ca[root@CENTOS7-1 mgr-dashboard]# ll total 8 -rw-rw-r-- 1 ceph_user ceph_user 1155 Jul 14 02:26 dashboard.crt -rw-rw-r-- 1 ceph_user ceph_user 1704 Jul 14 02:26 dashboard.key -
启动 dashboard
ceph mgr module disable dashboard ceph mgr module enable dashboard -
设置 IP 与 PORT
ceph config set mgr mgr/dashboard/server_addr 192.168.116.141 ceph config set mgr mgr/dashboard/server_port 18843 -
敞开 HTTPS
ceph config set mgr mgr/dashboard/ssl false -
查看服务信息
[root@CENTOS7-1 ceph-cluster]# ceph mgr services {"dashboard": "http://192.168.116.142:18843/"} -
设置治理用户与明码
ceph dashboard set-login-credentials admin admin - 拜访
3.6 创立 Cephfs
集群创立完后，默认没有文件系统，咱们创立一个 Cephfs 能够反对对外拜访的文件系统。
ceph-deploy --overwrite-conf mds create CENTOS7-1 CENTOS7-2 CENTOS7-3-
创立两个存储池, 执行两条命令：
ceph osd pool create cephfs_data 128 ceph osd pool create cephfs_metadata 64少于 5 个 OSD 可把 pg_num 设置为 128
OSD 数量在 5 到 10，能够设置 pg_num 为 512
OSD 数量在 10 到 50，能够设置 pg_num 为 4096
OSD 数量大于 50，须要计算 pg_num 的值
通过上面命令能够列出以后创立的存储池：
ceph osd lspools -
创立 fs, 名称为 fs_test:
ceph fs new fs_test cephfs_metadata cephfs_data -
状态查看，以下信息代表失常：
[root@CENTOS7-1 mgr-dashboard]# ceph fs ls name: fs_test, metadata pool: cephfs_metadata, data pools: [cephfs_data][root@CENTOS7-1 mgr-dashboard]# ceph mds stat fs_test-1/1/1 up {0=centos7-1=up:active}附：如果创立谬误，须要删除，执行：
ceph fs rm fs_test --yes-i-really-mean-it ceph osd pool delete cephfs_data cephfs_data --yes-i-really-really-mean-it确保在 ceph.conf 中开启以下配置：
[mon] mon allow pool delete = true
-
采纳 fuse 挂载
先确定 ceph-fuse 命令能执行，如果没有，则装置：
yum -y install ceph-fuse -
创立挂载目录
mkdir -p /usr/local/cephfs_directory -
挂载 cephfs
[root@node3 ~]# ceph-fuse -k /etc/ceph/ceph.client.admin.keyring -m 192.168.116.141:6789 /usr/local/cephfs_directory ceph-fuse[6687]: starting ceph client 2019-07-14 21:39:09.644181 7fa5be56e040 -1 init, newargv = 0x7fa5c940b500 newargc=9 ceph-fuse[6687]: starting fuse -
查看磁盘挂载信息
[root@CENTOS7-1 mgr-dashboard]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/mapper/centos-root 38G 3.0G 35G 8% / devtmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev/shm tmpfs 1.9G 20M 1.9G 2% /run tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /sys/fs/cgroup /dev/sda1 197M 167M 31M 85% /boot tmpfs 378M 0 378M 0% /run/user/0 tmpfs 1.9G 24K 1.9G 1% /var/lib/ceph/osd/ceph-0 ceph-fuse 27G 0 27G 0% /usr/local/cephfs_directory tmpfs 378M 0 378M 0% /run/user/1000/usr/local/cephfs_directory 目录已胜利挂载。
3.7 客户端连贯验证 (Rados Java)
- 装置好 JDK、GIT 和 MAVEN。
-
下载 rados java 客户端源码
git clone https://github.com/ceph/rados-java.git下载目录地位：
[root@CENTOS7-1 rados-java]# pwd /usr/local/sources/rados-java -
执行 MAVEN 装置, 疏忽测试用例：
[root@CENTOS7-1 rados-java]# mvn install -Dmaven.test.skip=true生成 jar 包，rados-0.7.0.jar
[root@CENTOS7-1 target]# ll 总用量 104 drwxr-xr-x 3 root root 17 8 月 11 18:32 classes drwxr-xr-x 2 root root 27 8 月 11 18:32 dependencies drwxr-xr-x 3 root root 25 8 月 11 18:32 generated-sources drwxr-xr-x 2 root root 28 8 月 11 18:32 maven-archiver drwxr-xr-x 3 root root 35 8 月 11 18:32 maven-status -rw-r--r-- 1 root root 105701 8 月 11 18:32 rados-0.7.0.jar -
创立软链接，退出 CLASSPATH
ln -s /usr/local/sources/rados-java/target/rados-0.7.0.jar /opt/jdk1.8.0_301/jre/lib/ext/rados-0.7.0.jar装置 jna
yum -y install jna创立软链接
ln -s /usr/share/java/jna.jar /opt/jdk1.8.0_301/jre/lib/ext/jna.jar查看
[root@CENTOS7-1 target]# ll /opt/jdk1.8.0_301/jre/lib/ext/jna.jar lrwxrwxrwx 1 root root 23 8 月 11 19:00 /opt/jdk1.8.0_301/jre/lib/ext/jna.jar -> /usr/share/java/jna.jar[root@CENTOS7-1 target]# ll /opt/jdk1.8.0_301/jre/lib/ext/rados-0.7.0.jar lrwxrwxrwx 1 root root 52 8 月 11 18:59 /opt/jdk1.8.0_301/jre/lib/ext/rados-0.7.0.jar -> /usr/local/sources/rados-java/target/rados-0.7.0.jar -
创立 JAVA 测试类
CephClient 类，留神，最新版 0.6 的异样解决包地位已发生变化。
import com.ceph.rados.Rados; import com.ceph.rados.exceptions.*; import java.io.File; public class CephClient {public static void main (String args[]){ try {Rados cluster = new Rados("admin"); System.out.println("Created cluster handle."); File f = new File("/etc/ceph/ceph.conf"); cluster.confReadFile(f); System.out.println("Read the configuration file."); cluster.connect(); System.out.println("Connected to the cluster."); } catch (RadosException e) {System.out.println(e.getMessage() + ":" + e.getReturnValue()); } } } -
运行验证
须要在 linux 环境下运行，且要在 client 节点。
编译并运行：
[root@CENTOS7-1 sources]# javac CephClient.java [root@CENTOS7-1 sources]# java CephClient Created cluster handle. Read the configuration file. Connected to the cluster.胜利与 ceph 建设连贯。
留神：如果 java 和 javac 版本不同，能够应用 rpm -qa |grep java 进行查找，rpm -e –nodeps jdk 进行删除，source /etc/profile 进行失效
jdk 的位数为 64 位
本文由传智教育博学谷 – 狂野架构师教研团队公布，转载请注明出处！
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