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GlusterFS简介
GlusterFS 是一个开源的分布式文件系统。 由存储服务器、客户端以及NFS/Samba 存储网关#xff08;可选#xff0c;根据需要选择使用#xff09;组成。 没有元数据服务器组件#xff0c;这有助于提升整个系统的性能、可靠性和稳定性。 …GFS 分布式文件系统
GlusterFS简介
GlusterFS 是一个开源的分布式文件系统。 由存储服务器、客户端以及NFS/Samba 存储网关可选根据需要选择使用组成。 没有元数据服务器组件这有助于提升整个系统的性能、可靠性和稳定性。 MFS 传统的分布式文件系统大多通过元服务器来存储元数据元数据包含存储节点上的目录信息、目录结构等。这样的设计在浏览目录时效率高但是也存在一些缺陷例如单点故障。一旦元数据服务器出现故障即使节点具备再高的冗余性整个存储系统也将崩溃。而 GlusterFS 分布式文件系统是基于无元服务器的设计数据横向扩展能力强具备较高的可靠性及存储效率。
GlusterFS同时也是Scale-Out横向扩展存储解决方案Gluster的核心在存储数据方面具有强大的横向扩展能力通过扩展能够支持数PB存储容量和处理数千客户端。
GlusterFS支持借助TCP/IP或InfiniBandRDMA网络一种支持多并发链接的技术具有高带宽、低时延、高扩展性的特点将物理分散分布的存储资源汇聚在一起统一提供存储服务并使用统一全局命名空间来管理数据。
GlusterFS特点
1.扩展性和高性能
GlusterFS利用双重特性来提供高容量存储解决方案。 1Scale-Out架构允许通过简单地增加存储节点的方式来提高存储容量和性能磁盘、计算和I/O资源都可以独立增加支持10GbE和 InfiniBand等高速网络互联。 2Gluster弹性哈希ElasticHash解决了GlusterFS对元数据服务器的依赖改善了单点故障和性能瓶颈真正实现了并行化数据访问。GlusterFS采用弹性哈希算法在存储池中可以智能地定位任意数据分片将数据分片存储在不同节点上不需要查看索引或者向元数据服务器查询。
2.高可用性
GlusterFS可以对文件进行自动复制如镜像或多次复制从而确保数据总是可以访问甚至是在硬件故障的情况下也能正常访问。 当数据出现不一致时自我修复功能能够把数据恢复到正确的状态数据的修复是以增量的方式在后台执行几乎不会产生性能负载。 GlusterFS可以支持所有的存储因为它没有设计自己的私有数据文件格式而是采用操作系统中主流标准的磁盘文件系统如EXT3、XFS等来存储文件因此数据可以使用传统访问磁盘的方式被访问。
3.全局统一命名空间
分布式存储中将所有节点的命名空间整合为统一命名空间将整个系统的所有节点的存储容量组成一个大的虚拟存储池供前端主机访问这些节点完成数据读写操作。
4.弹性卷管理
GlusterFS通过将数据储存在逻辑卷中逻辑卷从逻辑存储池进行独立逻辑划分而得到。 逻辑存储池可以在线进行增加和移除不会导致业务中断。逻辑卷可以根据需求在线增长和缩减并可以在多个节点中实现负载均衡。 文件系统配置也可以实时在线进行更改并应用从而可以适应工作负载条件变化或在线性能调优。
5.基于标准协议
Gluster 存储服务支持 NFS、CIFS、HTTP、FTP、SMB 及 Gluster原生协议完全与 POSIX 标准可移植操作系统接口兼容。 现有应用程序不需要做任何修改就可以对Gluster 中的数据进行访问也可以使用专用 API 进行访问。
GlusterFS 术语
Brick存储块
指可信主机池中由主机提供的用于物理存储的专用分区是GlusterFS中的基本存储单元同时也是可信存储池中服务器上对外提供的存储目录。 存储目录的格式由服务器和目录的绝对路径构成表示方法为 SERVER:EXPORT如 192.168.10.14:/data/mydir/。
Volume逻辑卷
一个逻辑卷是卷上进行的。一组 Brick 的集合。卷是数据存储的逻辑设备类似于 LVM 中的逻辑卷。大部分 Gluster 管理操作是在
FUSE
是一个内核模块允许用户创建自己的文件系统无须修改内核代码。 伪文件系统 VFS
内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口。 虚拟端口
Glusterd后台管理进程 服务端 在存储群集中的每个节点上都要运行。
GFS 以上虚拟文件系统
模块化堆栈式架构
GlusterFS 采用模块化、堆栈式的架构。 通过对模块进行各种组合即可实现复杂的功能。例如 Replicate 模块可实现 RAID1Stripe 模块可实现 RAID0 通过两者的组合可实现 RAID10 和 RAID01同时获得更高的性能及可靠性。
GlusterFS 的工作流程
1客户端或应用程序通过 GlusterFS 的挂载点访问数据。
2linux系统内核通过 VFS API 收到请求并处理。
3VFS 将数据递交给 FUSE 内核文件系统并向系统注册一个实际的文件系统 FUSE
而 FUSE 文件系统则是将数据通过 /dev/fuse 设备文件递交给了 GlusterFS client 端。
可以将 FUSE 文件系统理解为一个代理。
4GlusterFS client 收到数据后client 根据配置文件的配置对数据进行处理。
5经过 GlusterFS client 处理后通过网络将数据传递至远端的 GlusterFS Server
并且将数据写入到服务器存储设备上 弹性 HASH 算法
弹性 HASH 算法是 Davies-Meyer 算法的具体实现通过 HASH 算法可以得到一个 32 位的整数范围的 hash 值 假设逻辑卷中有 N 个存储单位 Brick则 32 位的整数范围将被划分为 N 个连续的子空间每个空间对应一个 Brick。 当用户或应用程序访问某一个命名空间时通过对该命名空间计算 HASH 值根据该 HASH 值所对应的 32 位整数空间定位数据所在的 Brick。
#弹性 HASH 算法的优点 保证数据平均分布在每一个 Brick 中。 解决了对元数据服务器的依赖进而解决了单点故障以及访问瓶颈。
GlusterFS的卷类型
GlusterFS 支持七种卷即分布式卷、条带卷、复制卷、分布式条带卷、分布式复制卷、条带复制卷和分布式条带复制卷。
1.分布式卷Distribute volume
文件通过 HASH 算法分布到所有 Brick Server 上这种卷是 GlusterFS 的默认卷以文件为单位根据 HASH 算法散列到不同的 Brick其实只是扩大了磁盘空间如果有一块磁盘损坏数据也将丢失属于文件级的 RAID0 不具有容错能力。 在该模式下并没有对文件进行分块处理文件直接存储在某个 Server 节点上。 由于直接使用本地文件系统进行文件存储所以存取效率并没有提高反而会因为网络通信的原因而有所降低。
#示例原理
File1 和 File2 存放在 Server1而 File3 存放在 Server2文件都是随机存储一个文件如 File1要么在 Server1 上要么在 Server2 上不能分块同时存放在 Server1和 Server2 上。
特点
文件分布在不同的服务器不具备冗余性
更容易和廉价地扩展卷的大小
单点故障会造成数据丢失
依赖底层的数据保护
#创建一个名为dis-volume的分布式卷文件将根据HASH分布在server1:/dir1、server2:/dir2和server3:/dir3中 gluster volume create dis-volume server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3
条带卷Stripe volume
类似 RAID0文件被分成数据块并以轮询的方式分布到多个 Brick Server 上文件存储以数据块为单位支持大文件存储 文件越大读取效率越高但是不具备冗余性。
#示例原理 File 被分割为 6 段1、3、5 放在 Server12、4、6 放在 Server2。
条带卷特点
数据被分割成更小块分布到块服务器群中的不同条带区。
分布减少了负载且更小的文件加速了存取的速度。
没有数据冗余。
#创建了一个名为stripe-volume的条带卷文件将被分块轮询的存储在Server1:/dir1和Server2:/dir2两个Brick中 gluster volume create stripe-volume stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2
复制卷Replica volume
将文件同步到多个 Brick 上使其具备多个文件副本属于文件级 RAID 1具有容错能力。因为数据分散在多个 Brick 中所以读性能得到很大提升但写性能下降。 复制卷具备冗余性即使一个节点损坏也不影响数据的正常使用。但因为要保存副本所以磁盘利用率较低。
#示例原理 File1 同时存在 Server1 和 Server2File2 也是如此相当于 Server2 中的文件是 Server1 中文件的副本。
复制卷特点
卷中所有的服务器均保存一个完整的副本。
卷的副本数量可由客户创建的时候决定但复制数必须等于卷中 Brick 所包含的存储服务器数。
至少由两个块服务器或更多服务器。
具备冗余性。
#创建名为rep-volume的复制卷文件将同时存储两个副本分别在Server1:/dir1和Server2:/dir2两个Brick中 gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2
分布式条带卷Distribute Stripe volume
Brick Server 数量是条带数数据块分布的 Brick 数量的倍数兼具分布式卷和条带卷的特点。 主要用于大文件访问处理创建一个分布式条带卷最少需要 4 台服务器。
#示例原理 File1 和 File2 通过分布式卷的功能分别定位到Server1和 Server2。在 Server1 中File1 被分割成 4 段其中 1、3 在 Server1 中的 exp1 目录中2、4 在 Server1 中的 exp2 目录中。在 Server2 中File2 也被分割成 4 段其中 1、3 在 Server2 中的 exp3 目录中2、4 在 Server2 中的 exp4 目录中。
#创建一个名为dis-stripe的分布式条带卷配置分布式的条带卷时卷中Brick所包含的存储服务器数必须是条带数的倍数2倍。Brick 的数量是 4Server1:/dir1、Server2:/dir2、Server3:/dir3 和 Server4:/dir4条带数为 2stripe 2 gluster volume create dis-stripe stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4
创建卷时存储服务器的数量如果等于条带或复制数那么创建的是条带卷或者复制卷如果存储服务器的数量是条带或复制数的 2 倍甚至更多那么将创建的是分布式条带卷或分布式复制卷。
分布式复制卷Distribute Replica volume
Brick Server 数量是镜像数数据副本数量的倍数兼具分布式卷和复制卷的特点。主要用于需要冗余的情况下。
#示例原理 File1 和 File2 通过分布式卷的功能分别定位到 Server1 和 Server2。在存放 File1 时File1 根据复制卷的特性将存在两个相同的副本分别是 Server1 中的exp1 目录和 Server2 中的 exp2 目录。在存放 File2 时File2 根据复制卷的特性也将存在两个相同的副本分别是 Server3 中的 exp3 目录和 Server4 中的 exp4 目录。
#创建一个名为dis-rep的分布式复制卷配置分布式的复制卷时卷中Brick所包含的存储服务器数必须是复制数的倍数2倍。Brick 的数量是 4Server1:/dir1、Server2:/dir2、Server3:/dir3 和 Server4:/dir4复制数为 2replica 2 gluster volume create dis-rep replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4
扩展
●条带复制卷Stripe Replica volume 类似 RAID 10同时具有条带卷和复制卷的特点。
●分布式条带复制卷Distribute Stripe Replicavolume 三种基本卷的复合卷通常用于类 Map Reduce 应用 部署 GlusterFS 群集
1.准备工作
Node1节点20.0.0.50 磁盘/dev/sdb1 挂载点/data/sdb1/dev/sdc1 /data/sdc1/dev/sdd1 /data/sdd1/dev/sde1 /data/sde1
Node2节点20.0.0.60 磁盘/dev/sdb1 挂载点/data/sdb1/dev/sdc1 /data/sdc1/dev/sdd1 /data/sdd1/dev/sde1 /data/sde1Node3节点20.0.0.70 磁盘/dev/sdb1 挂载点/data/sdb1/dev/sdc1 /data/sdc1/dev/sdd1 /data/sdd1/dev/sde1 /data/sde1Node4节点20.0.0.80 磁盘/dev/sdb1 挂载点/data/sdb1/dev/sdc1 /data/sdc1/dev/sdd1 /data/sdd1/dev/sde1 /data/sde1客户端节点20.0.0.90 ①关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
②磁盘分区并挂载
vim /opt/fdisk.sh
#!/bin/bash
NEWDEVls /dev/sd* | grep -o sd[b-z] | uniq
for VAR in $NEWDEV
doecho -e n\np\n\n\n\nw\n | fdisk /dev/$VAR /dev/nullmkfs.xfs /dev/${VAR}1 /dev/nullmkdir -p /data/${VAR}1 /dev/nullecho /dev/${VAR}1 /data/${VAR}1 xfs defaults 0 0 /etc/fstab
done
mount -a /dev/null
chmod x /opt/fdisk.sh
cd /opt/
./fdisk.sh
③修改主机名配置/etc/hosts文件
#以Node1节点为例所有的节点都需要
hostnamectl set-hostname node1
suecho 192.168.10.13 node1 /etc/hosts
echo 192.168.10.14 node2 /etc/hosts
echo 192.168.10.15 node3 /etc/hosts
echo 192.168.10.16 node4 /etc/hosts
2.安装、启动GlusterFS
所有node节点上操作
①.将gfsrepo 软件上传到/opt目录下
unzip gfsrepo.zip
②.创建本地源安装启动服务
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
vim glfs.repo
[glfs]
nameglfs
baseurlfile:///opt/gfsrepo
gpgcheck0
enabled1yum clean all yum makecache#yum -y install centos-release-gluster #如采用官方 YUM 源安装可以直接指向互联网仓库
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdmasystemctl start glusterd.service
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service
#故障原因是版本过高导致
yum remove glusterfs-api.x86_64 glusterfs-cli.x86_64 glusterfs.x86_64 glusterfs-libs.x86_64 glusterfs-client-xlators.x86_64 glusterfs-fuse.x86_64 -yyum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma3.添加节点到存储信任池中
#只要在一台Node节点上添加其它节点即可
gluster peer probe node1
gluster peer probe node2
gluster peer probe node3
gluster peer probe node4
#在每个Node节点上查看群集状态
gluster peer status 4.创建卷
根据规划创建卷
卷名称卷类型 Brickdis-volume分布式卷node1(/data/sdb1)、node2(/data/sdb1)stripe-volume条带卷node1(/data/sdc1)、node2(/data/sdc1)rep-volume 复制卷 node3(/data/sdb1)、node4(/data/sdb1)dis-stripe分布式条带卷node1(/data/sdd1)、node2(/data/sdd1)、node3(/data/sdd1)、node4(/data/sdd1)dis-rep分布式复制卷node1(/data/sde1)、node2(/data/sde1)、node3(/data/sde1)、node4(/data/sde1)
①创建分布式卷
#创建分布式卷没有指定类型默认创建的是分布式卷
gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb1 force #查看卷列表
gluster volume list#启动新建分布式卷
gluster volume start dis-volume#查看创建分布式卷信息
gluster volume info dis-volume ②创建条带卷
#指定类型为 stripe数值为 2且后面跟了 2 个 Brick Server
所以创建的是条带卷
gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/data/sdc1 node2:/data/sdc1 force
gluster volume start stripe-volume
gluster volume info stripe-volume
③创建复制卷
#指定类型为 replica数值为 2且后面跟了 2 个 Brick Server
所以创建的是复制卷
gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force
gluster volume start rep-volume
gluster volume info rep-volume
④创建分布式条带卷
#指定类型为 stripe数值为 2而且后面跟了 4 个 Brick Server是 2 的两倍
所以创建的是分布式条带卷
gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/data/sdd1 node2:/data/sdd1 node3:/data/sdd1 node4:/data/sdd1 force
gluster volume start dis-stripe
gluster volume info dis-stripe
⑤创建分布式复制卷
指定类型为 replica数值为 2而且后面跟了 4 个 Brick Server是 2 的两倍
所以创建的是分布式复制卷
gluster volume create dis-rep replica 2 node1:/data/sde1 node2:/data/sde1 node3:/data/sde1 node4:/data/sde1 force
gluster volume start dis-rep
gluster volume info dis-rep ##查看当前所有卷的列表
gluster volume list
5.部署 Gluster 客户端
(也可直接在某个节点直接测试)
①安装客户端软件 #将gfsrepo 软件上传到/opt目下
unzip gfsrepo.zip
②创建本地yum源
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
vim glfs.repo
[glfs]
nameglfs
baseurlfile:///opt/gfsrepo
gpgcheck0
enabled1yum clean all yum makecache#安装服务
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdmasystemctl start glusterd.service
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service③创建挂载目录
mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
ls /test
④配置 /etc/hosts 文件
echo 192.168.10.13 node1 /etc/hosts
echo 192.168.10.14 node2 /etc/hosts
echo 192.168.10.15 node3 /etc/hosts
echo 192.168.10.16 node4 /etc/hosts
⑤挂载 Gluster 文件系统
#临时挂载
mount.glusterfs node1:dis-volume /test/dis
mount.glusterfs node1:stripe-volume /test/stripe
mount.glusterfs node1:rep-volume /test/rep
mount.glusterfs node1:dis-stripe /test/dis_stripe
mount.glusterfs node1:dis-rep /test/dis_rep
df -Th#永久挂载
vim /etc/fstab
node1:dis-volume /test/dis glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:stripe-volume /test/stripe glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:rep-volume /test/rep glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:dis-stripe /test/dis_stripe glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:dis-rep /test/dis_rep glusterfs defaults,_netdev 0 0 6.测试 Gluster 文件系统
①卷中写入文件客户端操作
cd /opt
dd if/dev/zero of/opt/demo1.log bs1M count40
dd if/dev/zero of/opt/demo2.log bs1M count40
dd if/dev/zero of/opt/demo3.log bs1M count40
dd if/dev/zero of/opt/demo4.log bs1M count40
dd if/dev/zero of/opt/demo5.log bs1M count40
ls -lh /optcp /opt/demo* /test/dis
cp /opt/demo* /test/stripe/
cp /opt/demo* /test/rep/
cp /opt/demo* /test/dis_stripe/
cp /opt/demo* /test/dis_rep/
②查看文件分布特点
③破坏性测试
#挂起 node2 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障在客户端查看文件是否正常 ##### 上述实验测试凡是带复制数据相比而言数据比较安全 #####
#扩展其他的维护命令
1查看GlusterFS卷
gluster volume list 2查看所有卷的信息
gluster volume info3查看所有卷的状态
gluster volume status4停止一个卷
gluster volume stop dis-stripe5删除一个卷注意删除卷时需要先停止卷且信任池中不能有主机处于宕机状态否则删除不成功
gluster volume delete dis-stripe6设置卷的访问控制
#仅拒绝
gluster volume set dis-rep auth.deny 192.168.80.100#仅允许
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.80.*
#设置192.168.80.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷分布式复制卷
