GFS分布式存储

dkvhr2023-09-20 19:16

glusterFS 简介

GFS 是一个分布式文件系统，只在扩展存储容量，提高性能，并且通过多个互联网络的存储节点的数据进行冗余，以确保数据的可用性和一致性

GFS由三个部分组成：

  1. 存储服务器

  2. 客户端以及 FNS/Samba 存储网关组成

  3. 无元数据服务器 ：就是保存数据的地方

glusterFS特点

  1. 扩展性和高性能 ：分布式的特性

  2. 高可用性 ：冗余和备灾的能力

  3. 全局统一命名空间 ：

  4. 弹性卷管理 ：raid0、1、5、6、10

  5. 基于标准协议 ：【NFS、CIFS、HTTP、FTP、SMB......】

glusterFS术语

  • brick ：块

  • volume ：逻辑卷 （分区/组）

  • fuse ：内核模块，允许用户创建自己的文件系统（伪文件系统）

  • vfs ：虚拟接口，内核空间对用户空间提供的访问磁盘接口

  • glusterd (后台管理进程)：服务端 ，在存储集群中每个节点上都要运行

glusterFS工作原理

  1. 客户端或应用程序通过 GFS 的挂载点访问数据。

  2. linux系统内核通过 vfs API 收到请求并处理。

  3. vfs 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 GFS client 端。可以将 fuse文件系统理解为一个代理

  4. GlusterFS client 收到数据后，客户端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

  6. 通过虚拟接口，直接存入到文件系统

弹性HASH算法：

  • 通过HASH算法得到一个32为整数

  • 划分为N个连续的子空间，每个空间对应一个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卷类型

分布式卷：以文件为单位通过 hash算法散列在各个brick中不具备冗余能力
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

    要求：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中：
命令：gluster volume create  dis-volume serber1:/dir1 server2:/dir2
条带卷：把文件数据进行分块，轮询的分布在各个brick中，不具备冗余能力
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

    要求：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
命令：gluster volume create stripe-volume stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2
复制卷：把文件在各个brick中做镜像存储 ，具备冗余能力
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

  • 至少有两个块服务器或更多服务器

  • 具备冗余性

    要求：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
命令：gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp serverl:/dirl server2:/dir2
分布式条带卷：不具备冗余能力，至少要4个brick【brick数量 >= 条代数的两倍 】

**特点：**兼具分布式卷和条带卷的特点
5.

分布式复制卷：具备冗余能力，至少要4个brick【brick数量 >= 副本数的两倍 】

**特点 ：**兼具分布式卷和复制卷的特点
6. 条带复制卷

  1. 分布式条带复制卷

扩展其他的维护命令:

1.查看卷列表（卷名）：gluster volume list
2.查看所有卷的信息：gluster volume info
3.查看所有卷的状态：gluster volume status
4，停止一个卷：gluster volume stop dis-stripe
5，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 yolume delete dis-stripe
6，设置卷的访问控制 
#仅拒绝：
   gluster volume set dis-rep auth,deny 192.168.86.11
#仅允许：
   gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.86.*
#设置192.168.86.0网段的所有IP地址都能访间dis-rep卷(分布式复制卷)

部署 glusterFS 集群

Node1节点：node1/192.168.86.11		  磁盘：/dev/sdb1		    挂载点：/data/sdb1
											/dev/sdc1					/data/sdc1
											/dev/sdd1					/data/sdd1
											/dev/sde1					/data/sde1
Node2节点：node2/192.168.86.22		  磁盘：/dev/sdb1			挂载点：/data/sdb1
											/dev/sdc1					/data/sdc1
											/dev/sdd1					/data/sdd1
											/dev/sde1					/data/sde1
Node3节点：node3/192.168.86.33		  磁盘：/dev/sdb1			挂载点：/data/sdb1
											/dev/sdc1					/data/sdc1
											/dev/sdd1					/data/sdd1
											/dev/sde1					/data/sde1
Node4节点：node4/192.168.86.66		  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：192.168.86.77

准备环境（所有node节点上操作）

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
NEWDEV=`ls /dev/sd* | grep -o 'sd[b-z]' | uniq`
for VAR in $NEWDEV
do
   echo -e "n\np\n\n\n\nw\n" | fdisk /dev/$VAR &> /dev/null
   mkfs.xfs /dev/${VAR}"1" &> /dev/null
   mkdir -p /data/${VAR}"1" &> /dev/null
   echo "/dev/${VAR}"1" /data/${VAR}"1" xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
done
mount -a &> /dev/null
wq！
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：）
hostnamectl set-hostname node1
su
echo "192.168.86.11 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.86.22 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.86.33 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.86.66 node4" >> /etc/hosts

安装、启动GlusterFS（所有node节点上操作）

cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1
yum clean all && yum makecache
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
systemctl start glusterd.service 
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service

添加节点到存储信任池中（在 node1 节点上操作）（192.168.86.11）

#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

创建卷

#根据规划创建如下卷：
卷名称 				卷类型				Brick
dis-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)

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

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

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

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

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

部署 Gluster 客户端（192.168.86.77）

1．安装客户端软件
#将gfsrepo 软件上传到/opt目下 
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1
yum clean all && yum makecache
yum -y install glusterfs glusterfs-fuse

2．创建挂载目录
mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
ls /test
3．配置 /etc/hosts 文件
echo "192.168.86.11 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.86.22 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.86.33 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.86.66 node4" >> /etc/hosts
4．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

测试 Gluster 文件系统 ，客户端操作

cd /opt
dd if=/dev/zero of=/opt/demo1.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo2.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo3.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo4.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo5.log bs=1M count=40

ls -lh /opt

cp /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

#查看分布式文件分布
[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdb1
总用量 160M				
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo4.log

[root@node2 ~]# ll -h /data/sdb1
总用量 40M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo5.log

#查看条带卷文件分布
[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdc1		#数据被分片50% 没副本 没冗余
总用量 101M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log

[root@node2 ~]# ll -h /data/sdc1		#数据被分片50% 没副本 没冗余
总用量 101M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log

#查看复制卷分布
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdb1	#数据没有被分片 有副本 有冗余     
总用量 201M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo5.log

[root@node4 ~]# ll -h /data/sdb1	#数据没有被分片 有副本 有冗余
总用量 201M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo5.log

#查看分布式条带卷分布
[root@node1 ~]# ll -h /data/sdd1	#数据被分片50% 没副本 没冗余
总用量 81M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log

[root@node2 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 81M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log

[root@node3 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 21M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log

[root@node4 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 21M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log

#查看分布式复制卷分布				#数据没有被分片 有副本 有冗余
[root@node1 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 161M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo4.log

[root@node2 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 161M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo4.log

[root@node3 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 41M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo5.log

[root@node4 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 41M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo5.log

破坏性测试：挂起 node2 节点

#在客户端上查看文件是否正常
分布式卷数据查看   
[root@localhost test]# ll /test/dis/		#在客户机上发现少了demo5.log文件，这个是在node2上的
总用量 163840
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo1.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo2.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo3.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo4.log

#条带卷
[root@localhost test7]# ll /test/stripe/		#无法访问，条带卷不具备冗余性
总用量 0

#分布式条带卷
[root@localhost test7]# ll /test/dis_stripe/		#无法访问，分布条带卷不具备冗余性
总用量 40960
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo5.log

#分布式复制卷
[root@localhost test7]# ll /test/dis_rep/	#可以访问，分布式复制卷具备冗余性
总用量 204800
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo4.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo5.log
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