GlusterFS分布式存储

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

2、GFS特点

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

（1）Scale-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

（2）Gluster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

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

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

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

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

3、GFS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 172.16.12.10:/data/mydir/

Volume（逻辑卷）

一个逻辑卷是一组 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 管理操作是在卷上进行的。它是 GlusterFS 的最小管理单元，用于存储和访问数据

FUSE（用户空间文件系统）

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，是伪文件系统。

这是一种允许非特权用户在用户空间实现文件系统的机制。

对于 GlusterFS 来说，FUSE 允许客户端将 GlusterFS 文件系统挂载到本地系统上，实现通过标准文件系统接口（如 POSIX 接口）来访问远程 GlusterFS 存储

VFS（虚拟端口）

内核空间对用户空间提供的访问磁盘的虚拟接口

VFS 是一个抽象层，它允许操作系统和应用程序以统一的方式访问不同类型的文件系统，包括本地文件系统和网络文件系统

VFS 在 GlusterFS 中扮演了连接本地操作系统和远程分布式存储的桥梁作用，为用户提供了统一的文件系统接口，使得远程存储可以像本地文件系统一样被访问和操作

Glusterd（后台管理进程）

Glusterd 是指 GlusterFS 的管理守护进程。它是运行在每个 GlusterFS 服务器节点上的后台进程，负责管理和维护整个 GlusterFS 存储集群

glusterd 执行以下功能：

①集群管理：glusterd 负责维护存储集群的状态信息，包括节点的加入、退出和状态变化等

②卷配置：glusterd 管理卷的创建、删除和修改等操作，确保卷的配置信息得到正确地分发到整个存储集群中的各个节点上

③监控和自愈：glusterd 监视存储节点的状态，并在需要时触发数据自愈过程以保证数据的完整性

④服务发现：glusterd 负责在存储集群内进行服务发现，确保各个节点能够相互发现和通信

总之，glusterd 是 GlusterFS 存储集群中的关键组件，通过管理守护进程的方式，实现了对存储集群的管理、配置、监控和自愈等功能，从而确保整个存储系统的稳定性和可靠性

4、GFS构成

模块化堆栈式架构：

GlusterFS 采用模块化、堆栈式的架构，这种架构使得不同的功能和服务能够以独立的模块形式存在，并且可以按需堆叠在一起，以构建出符合特定需求的存储解决方案

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 RAID1，Stripe 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

API：应用程序编程接口
模块化：每个模块可以提供不同的功能
堆栈式：同时启用多个模块，多个功能可以组合，实现复杂的功能

上半部分为客户端，中间为网络层，下半部分为服务端

①封装多个功能模块，组成堆栈式的结构，来实现复杂的功能

②然后以请求的方式与客户端进行交互，客户端与服务端进行交互，由于可能会存在系统兼容问题，需要通过posix来解决系统兼容性问题，让客户端的命令通过posix过滤后可以在服务端执行

I/O cache：I/O缓存

read ahead：内核文件预读

distribute/stripe：分布式、条带化

Gige：千兆网/千兆接口

TCP/IP：网络协议

InfiniBand：网络协议，与TCP/IP相比，TCP/IP具有转发丢失数据包的特性，基于此通信协议可能导致通信变慢，而IB使用基于信任的、流控制的机制来保证连接完整性

RDMA：负责数据传输，有一种数据传输协议，功能：为了解决传输过程中客户端与服务器端数据处理的延迟

5、GFS工作流程

工作过程：

① 客户端或应用程序通过 GlusterFS 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 GlusterFS 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，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

6、后端存储如何定位文件

通过弹性 HASH 算法实现定位文件的操作，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

7、GlusterFs的卷类型

GlusterFS 提供了多种卷类型，每种类型都有不同的特性和适用场景

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、分布式条带复制卷

7.1 Distributed Volume（分布式卷）

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

分布式卷具有如下特点：

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

7.2 Striped Volume（条带卷）

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 Server1，2、4、6 放在 Server2

条带卷具有如下特点：

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

7.3 Replicated Volume（复制卷）

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 Server2，File2 也是如此，相当于 Server2 中的文件是 Server1 中文件的副本

复制卷具有如下特点：

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

7.4 Distributed Striped Volume（分布式条带卷）

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，可以实现数据的横向扩展和高性能读写

适用于需要大规模存储和高性能读写的场景

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

分布式条带卷具有如下特点：

高性能：数据被分成固定大小的块，并分布在不同的 Brick 上，从而提高了读写性能
横向扩展：适合大规模存储需求，可以动态地添加更多的 Brick 来实现存储容量的扩展
并行访问：允许多个客户端并行地读取和写入数据，提高了系统的整体性能
适用场景：适合需要高性能读写的场景，尤其是对大文件进行频繁读写的应用

7.5 Distributed Replicated Volume（分布式复制卷）

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，既具备横向扩展能力，又提供了数据冗余。

适用于大规模存储和对数据可靠性要求较高的环境

#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

分布式复制卷具有如下特点：

数据冗余：数据会被完全复制到每个 Brick 上，提高了数据的冗余和可靠性
高可靠性：即使某个 Brick 发生故障，数据仍然可以通过其他 Brick 进行访问，提高了系统的可靠性
一致性：数据的一致性由 GlusterFS 系统自动管理，无需用户干预
适用场景：适合对数据可靠性要求较高的场景，如企业级存储、备份等应用

最主要了解以上五个卷类型：分布式卷、条带卷、复制卷、分布式条带卷、条带复制卷

在生产环境中20%使用复制卷，当机器不足，只能提供两台

在生产环境中80%使用分布式复制卷，能提供四台及以上的机器

7.6 Stripe Replica volume （条带复制卷）

类似 RAID 10，同时具有条带卷和复制卷的特点，提供了更好的性能，因为数据可以并行读取。提高了数据的冗余和可靠性，即使有 Brick 故障，数据仍然可用

条带复制卷具有如下特点：

数据会被分成固定大小的块并分布在多个 Brick 上（条带化），同时每个数据块也会被复制到其他 Brick 上（复制）。
提高了数据的读取性能和可靠性，因为数据块可以并行读取，并且即使某个 Brick 发生故障，数据仍然可以通过其他 Brick 访问

7.7 Distribute Stripe Replicavolume（分布式条带复制卷）

三种基本卷的复合卷，通常用于类 Map Reduce 应用。充分利用了多个 Brick 的存储容量和计算资源，提高了整体性能。数据冗余度高，即使有多个 Brick 故障，数据仍然可靠可用

分布式条带复制卷具有如下特点：

数据被分成块并分布在多个 Brick 上（分布式条带化），同时每个数据块也会被复制到其他 Brick 上（复制）
结合了分布式存储和数据复制的优点，提供了高性能和高可靠性

二、GlusterFS安装

1、本地源安装（glusterfs-3.10.2）

1.1 搭建本地yum源仓库

bash 复制代码

#将gfsrepo软件上传到/opt目录下
[root@localhost ~]#cd /opt
[root@localhost opt]#unzip gfsrepo.zip

bash 复制代码

[root@localhost opt]#cd /etc/yum.repos.d/
[root@localhost yum.repos.d]#mkdir bak
[root@localhost yum.repos.d]#mv *.repo bak
[root@localhost yum.repos.d]#vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1
[root@localhost yum.repos.d]#yum clean all && yum makecache

1.2 安装glusterfs-3.10.2

bash 复制代码

[root@localhost yum.repos.d]#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 -y
#直接安装会报错：版本过高，先解除依赖关系
[root@localhost yum.repos.d]#yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
#移除完之后再进行安装

bash 复制代码

[root@localhost ~]#systemctl enable --now glusterd.service
[root@localhost ~]#systemctl status glusterd.service

bash 复制代码

[root@localhost ~]#glusterd -V

1.3 一键安装脚本

bash 复制代码

#!/bin/bash
function backuprepo {
cd /etc/yum.repos.d
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
}

makeglfsrepo () {
echo '[glfs]
name = glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
enabled=1
gpgcheck=0' > glfs.repo
}

useglfsrepo () {
yum clean all &> /dev/null
yum makecache &> /dev/null
}

install () {
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 -y &> /dev/null
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma &> /dev/null
systemctl enable --now glusterd.service &> /dev/null
}

backuprepo
makeglfsrepo
useglfsrepo
install

2、网络源安装（glusterfs-9.6）

**gfs9.6版本的区别：**6.0版本后条带卷已取消、分布式条带卷已取消

2.1 安装官网源

bash 复制代码

[root@localhost ~]#yum -y install centos-release-gluster

2.2 安装glusterfs-9.6

bash 复制代码

[root@localhost yum.repos.d]#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 -y
#直接安装会报错：版本过高，先解除依赖关系
[root@localhost yum.repos.d]#yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
#移除完之后再进行安装

bash 复制代码

[root@localhost ~]#systemctl enable --now glusterd.service
[root@localhost ~]#systemctl status glusterd.service

bash 复制代码

[root@localhost ~]#glusterd -V

三、搭建GlusterFS集群

1、环境部署

|--------|----------|--------------|-------------------|
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 软件 / 安装包 / 工具 |
| client | CentOS7 | 172.16.12.10 | glusterfs-3.10.2 |
| node1 | CentOS7 | 172.16.12.11 | glusterfs-3.10.2 |
| node2 | CentOS7 | 172.16.12.12 | glusterfs-3.10.2 |
| node3 | CentOS7 | 172.16.12.13 | glusterfs-3.10.2 |
| node4 | CentOS7 | 172.16.12.15 | glusterfs-3.10.2 |

（1）关闭所有设备的防火墙和核心防护

bash 复制代码

[root@localhost ~]#systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]#setenforce 0

（2）修改五台设备的主机名，并写入本地的/etc/hosts文件

bash 复制代码

[root@localhost ~]#hostnamectl set-hostname client
[root@localhost ~]#bash

[root@localhost ~]#hostnamectl set-hostname node1
[root@localhost ~]#bash

[root@localhost ~]#hostnamectl set-hostname node2
[root@localhost ~]#bash

[root@localhost ~]#hostnamectl set-hostname node3
[root@localhost ~]#bash

[root@localhost ~]#hostnamectl set-hostname node4
[root@localhost ~]#bash

bash 复制代码

#所有设备都需要写入以下到/etc/hosts文件中
echo "172.16.12.11 node1" >> /etc/hosts
echo "172.16.12.12 node2" >> /etc/hosts
echo "172.16.12.13 node3" >> /etc/hosts
echo "172.16.12.15 node4" >> /etc/hosts

（3）四台GFS节点服务器，每台都需要添加四块磁盘，仅做实验，无需给太大空间。

每台节点服务器添加完四块磁盘后，都需要重启服务器才会显示添加的磁盘，准备开始部署

bash 复制代码

lsblk     #查看磁盘分区情况

2、搭建GFS节点服务器

2.1 磁盘分区，并挂载

（1）在其中一个节点服务器中，编写磁盘分区+挂载的脚本，然后scp远程复制到其他三个节点服务器

bash 复制代码

[root@node1 ~]#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

bash 复制代码

[root@node1 ~]#scp /opt/fdisk.sh node2:/opt/
[root@node1 ~]#scp /opt/fdisk.sh node3:/opt/
[root@node1 ~]#scp /opt/fdisk.sh node4:/opt/

（2）在这四个节点服务器上都添加脚本的执行权限，并执行脚本来进行磁盘分区并挂载

bash 复制代码

chmod +x /opt/fdisk.sh
. /opt/fdisk.sh

（3）查看四个节点服务器上的磁盘分区和挂载情况

bash 复制代码

lsblk     #查看本机磁盘分区情况

bash 复制代码

df    #查看本机挂载情况

2.2 安装glusterfs-3.10.2并启动

所有节点服务器都需要安装glusterfs-3.10.2并启动

（1）将事先准备好的gfsrepo软件上传到所有节点服务器的/opt目录下，并解压

bash 复制代码

#将gfsrepo软件上传到/opt目录下，并解压
cd /opt
unzip gfsrepo.zip

（2）先搭建本地yum源仓库，再清除缓存，重新下载元数据，再yum remove，最后yum install安装

这里为方便，所有节点服务器就直接使用脚本一键安装了，不行就自己手动安装

bash 复制代码

vim /opt/gfs-install.sh
#!/bin/bash
function backuprepo {
cd /etc/yum.repos.d
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
}

makeglfsrepo () {
echo '[glfs]
name = glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
enabled=1
gpgcheck=0' > glfs.repo
}

useglfsrepo () {
yum clean all &> /dev/null
yum makecache &> /dev/null
}

install () {
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 -y &> /dev/null
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma &> /dev/null
systemctl enable --now glusterd.service &> /dev/null
}

backuprepo
makeglfsrepo
useglfsrepo
install

bash 复制代码

#所有节点服务器都必须添加脚本执行权限，并执行脚本
chmod +x /opt/gfs-install.sh 
. /opt/gfs-install.sh

（3）查看所有节点服务器的glusterd服务状态，是否安装并启动成功

2.3 添加节点到存储信任池中

只要在其中任何一台Node节点服务器上操作，添加其它节点即可

bash 复制代码

gluster peer probe node1
gluster peer probe node2
gluster peer probe node3
gluster peer probe node4

在每个node节点服务器上查看群集状态

bash 复制代码

gluster peer status

2.4 创建卷

根据规划创建如下卷：

dis-rep	分布式复制卷	node1(/data/sde1)、node2(/data/sde1)、node3(/data/sde1)、node4(/data/sde1)

只要在其中任何一台Node节点服务器上操作，创建卷

2.4.1 创建分布式卷

bash 复制代码

#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

#启动新建的分布式卷
gluster volume start dis-volume

#查看创建的分布式卷信息
gluster volume info dis-volume

2.4.2 创建条带卷

bash 复制代码

#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

#查看卷列表
gluster volume list

#启动新建的条带卷
gluster volume start stripe-volume

#查看创建的条带式卷信息
gluster volume info stripe-volume

2.4.3 创建复制卷

bash 复制代码

#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

#查看卷列表
gluster volume list

#启动新建的复制卷
gluster volume start rep-volume

#查看创建的复制卷信息
gluster volume info rep-volume

2.4.4 创建分布式条带卷

bash 复制代码

#指定类型为 stripe，数值为2，而且后面跟 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

#查看卷列表
gluster volume list

#启动新建的分布式条带卷
gluster volume start dis-stripe

#查看创建的分布式条带卷信息
gluster volume info dis-stripe

2.4.5 创建分布式复制卷

bash 复制代码

#指定类型为 replica，数值为2，而且后面跟 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

#查看卷列表
gluster volume list

#启动新建的分布式复制卷
gluster volume start dis-rep

#查看创建的分布式复制卷信息
gluster volume info dis-rep

3、搭建GFS客户端

3.1 安装GFS客户端软件

（1）将事先准备好的gfsrepo软件上传到客户端的/opt目录下，并解压

bash 复制代码

#将gfsrepo软件上传到/opt目录下，并解压
[root@client ~]#cd /opt
[root@client opt]#unzip gfsrepo.zip

（2）先搭建本地yum源仓库，再清除缓存，重新下载元数据，再yum remove，最后yum install安装

这里为方便，客户端就直接使用脚本一键安装了，不行就自己手动安装

bash 复制代码

[root@client ~]#vim /opt/gfs-client.sh
#!/bin/bash
function backuprepo {
cd /etc/yum.repos.d
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
}

makeglfsrepo () {
echo '[glfs]
name = glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
enabled=1
gpgcheck=0' > glfs.repo
}

useglfsrepo () {
yum clean all &> /dev/null
yum makecache &> /dev/null
}

install () {
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 -y &> /dev/null
yum -y install glusterfs glusterfs-fuse &> /dev/null
if [ $? -ne 0 ];then
echo -e "\E[1;35m 安装GFS客户端软件成功！\E[0m"
else
echo -e "\E[1;32m 安装GFS客户端软件失败！\E[0m"
fi
}

backuprepo
makeglfsrepo
useglfsrepo
install

bash 复制代码

[root@client ~]#chmod +x /opt/gfs-client.sh 
[root@client ~]#. /opt/gfs-client.sh

3.2 创建挂载目录

bash 复制代码

[root@client ~]#mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
[root@client ~]#ls /test

3.3 挂载 Gluster文件系统

临时挂载：

bash 复制代码

#临时挂载
[root@client ~]#mount.glusterfs node1:dis-volume /test/dis
[root@client ~]#mount.glusterfs node1:stripe-volume /test/stripe
[root@client ~]#mount.glusterfs node1:rep-volume /test/rep
[root@client ~]#mount.glusterfs node1:dis-stripe /test/dis_stripe
[root@client ~]#mount.glusterfs node1:dis-rep /test/dis_rep

[root@client ~]#df -Th    #查看挂载情况

永久挂载：

bash 复制代码

[root@client ~]#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
[root@client ~]#mount -a

4、测试 Gluster 文件系统

4.1 客户端创建的文件存放入挂载点

bash 复制代码

#创建五个大小为40M的空文件
[root@client ~]#cd /opt
[root@client opt#dd if=/dev/zero of=/opt/demo1.log bs=1M count=40
[root@client opt]#dd if=/dev/zero of=/opt/demo2.log bs=1M count=40
[root@client opt]#dd if=/dev/zero of=/opt/demo3.log bs=1M count=40
[root@client opt]#dd if=/dev/zero of=/opt/demo4.log bs=1M count=40
[root@client opt]#dd if=/dev/zero of=/opt/demo5.log bs=1M count=40

[root@client opt]#llh /opt   #查看创建的文件

bash 复制代码

#将新创建的五个文件分别存放入五个挂载点中
[root@client opt]#cp /opt/demo* /test/dis
[root@client opt]#cp /opt/demo* /test/stripe/
[root@client opt]#cp /opt/demo* /test/rep/
[root@client opt]#cp /opt/demo* /test/dis_stripe/
[root@client opt]#cp /opt/demo* /test/dis_rep/

4.2 查看文件分布

4.2.1 查看分布式卷分布

bash 复制代码

#每个数据文件被分布式随机存放在node1或node2节点服务器中
[root@node1 ~]# ll -h /data/sdb1
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdb1

4.2.2 查看条带卷分布

bash 复制代码

#每个数据文件被分块成一半，其中20M存放在node1、20M存放在node2
[root@node1 ~]# ll -h /data/sdc1					#数据被分片50% 没副本 没冗余
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdc1					#数据被分片50% 没副本 没冗余

4.2.3 查看复制卷分布

bash 复制代码

#每个数据文件都被备份了一份，总共两份分别存放在node3和node4
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdb1					#数据没有被分片 有副本 有冗余
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdb1					#数据没有被分片 有副本 有冗余

4.2.4 查看分布式条带卷分布

bash 复制代码

#每个数据文件被分块成一半，然后每办块被随机存放在任意node节点中
[root@node1 ~]# ll -h /data/sdd1					#数据被分片50% 没副本 没冗余
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdd1                    #数据被分片50% 没副本 没冗余
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdd1                    #数据被分片50% 没副本 没冗余
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdd1                    #数据被分片50% 没副本 没冗余

4.2.5 查看分布式复制卷分布

bash 复制代码

#每个数据文件都被备份了一份，总共两份分别存放在任意四个node节点服务器中
[root@node1 ~]# ll -h /data/sde1					#数据没有被分片 有副本 有冗余
[root@node2 ~]# ll -h /data/sde1					#数据没有被分片 有副本 有冗余
[root@node3 ~]# ll -h /data/sde1					#数据没有被分片 有副本 有冗余
[root@node4 ~]# ll -h /data/sde1					#数据没有被分片 有副本 有冗余

5、破坏性测试

5.1 模拟node2节点故障

关闭 node2 节点服务器，在客户端查看文件是否正常

（1）客户端查看分布式卷文件是否正常

每个数据文件被分布式随机存放在node1或node2节点服务器中

由于node2节点宕机，所以被分布式随机存放在node2节点上的demo5.log文件丢失了

bash 复制代码

[root@client ~]#ll -h /test/dis/

（2）客户端查看条带卷文件是否正常

每个数据文件被分块成一半，其中20M存放在node1、20M存放在node2

由于node2节点宕机，存放在node2节点上的20M的块丢失了，所以数据全没了

bash 复制代码

[root@client ~]#ll -h /test/stripe/

（3）客户端查看分布式条带卷文件是否正常

每个数据文件被分块成一半，然后每办块被随机存放在任意node节点中

由于node2宕机，所有存放在node2节点的每个文件20M的块丢失了，但demo5没有存放在node2节点，所有它还存在

bash 复制代码

[root@client ~]# ll -h /test/dis_stripe/

（4）客户端查看分布式复制卷文件是否正常

每个数据文件都被备份了一份，总共两份分别存放在任意四个node节点服务器中

由于node2宕机，node2节点上的备份没了，但数据的其他备份文件还存放在另外正常工作的节点上，所以数据文件没有丢失

bash 复制代码

[root@client ~]# ll -h /test/dis_rep/

5.2 模拟node2和node4节点故障

关闭 node2 和 node4 节点，在客户端上查看文件是否正常

（1）客户端查看复制卷是否正常

每个数据文件都被备份了一份，总共两份分别存放在node3和node4

由于node4宕机了，node4节点上的备份没了，但数据的其他备份文件还存放在正常工作的node3节点上，所以数据文件没有丢失

bash 复制代码

[root@client ~]#ll -h /test/rep

（3）客户端查看分布式条带卷文件是否正常

每个数据文件被分块成一半，然后每办块被随机存放在任意node节点中

由于node2和node4宕机，所有存放在node2节点和node4节点上的每个文件20M的块丢失了，所以导致所有文件都丢失了

bash 复制代码

[root@client ~]# ll -h /test/dis_stripe/

（4）客户端查看分布式复制卷文件是否正常

每个数据文件都被备份了一份，总共两份分别存放在任意四个node节点服务器中

由于node2和node4宕机，node2和node4节点上的备份没了，但数据的其他备份文件还存放在另外两台正常工作的节点上，所以数据文件没有丢失

bash 复制代码

[root@client ~]# ll -h /test/dis_rep/

6、删除指定卷

删除卷时，需要先停止卷，且信任池中不能有任何node节点处于宕机状态，否则删除不成功

bash 复制代码

#在任意一个node节点服务器上操作

#查看指定卷的状态
gluster volume status dis-rep

#需要先停止卷，才能删除卷，在此过程中，必须不能有任何node节点处于宕机状态
gluster volume stop dis-rep            #停止分布式复制卷
gluster volume delete dis-rep          #删除分布式复制卷

#查看指定卷详细信息，验证是否删除成功
gluster volume info dis-rep

前面我们创建了备份两份的分布式复制卷，我们刚才删除了该卷

（1）现在我们在任何node节点上，可创建备份四份的分布式复制卷

bash 复制代码

#创建备份四份的分布式复制卷
gluster volume create dis-rep replica 4 node1:/data/sde1 node2:/data/sde1 node3:/data/sde1 node4:/data/sde1 force

#启动新建的分布式复制卷
gluster volume start dis-rep

#查看创建的分布式复制卷信息
gluster volume info dis-rep

（2）客户端重新挂载分布式复制卷的挂载点

bash 复制代码

[root@client ~]#umount /test/dis_rep
[root@client ~]#mount.glusterfs node1:dis-rep /test/dis_rep

（4）客户端重新拷贝数据文件到分布式复制卷的挂载点

bash 复制代码

[root@client dis_rep]#cp /opt/demo* /test/dis_rep/

（3）查看刚创建的分布式复制卷分布

bash 复制代码

#每个数据文件总共有四份备份文件，平均每份存放在四个node节点服务器中
[root@node1 ~]# ll -h /data/sde1					#数据没有被分片 有副本 有冗余
[root@node2 ~]# ll -h /data/sde1					#数据没有被分片 有副本 有冗余
[root@node3 ~]# ll -h /data/sde1					#数据没有被分片 有副本 有冗余
[root@node4 ~]# ll -h /data/sde1					#数据没有被分片 有副本 有冗余

注：

现在有四份备份数据文件，只有当四台node节点服务器都宕机，才会丢失文件

7、控制访问卷

仅拒绝：

bash 复制代码

gluster volume set dis-rep auth.deny 172.16.12.10

仅允许：

bash 复制代码

gluster volume set dis-rep auth.allow 172.16.12.*      
#设置172.16.12.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷（分布式复制卷）

四、总结

1、常见的卷类型

分布式卷：以文件为单位，通过hash散列在各个brick中，不具备冗余能力

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

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

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

条带卷复制卷：把文件进行brick中做镜像存储，具备冗余能力

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

分布式条带卷：不具备冗余能力，至少4台(个)brick，brick数量 >= 2条带的2倍

分布式复制卷：具备冗余能力，至少4台(个)brick，brick数量 >= 2副本数的2倍

2、gluster volume命令

（1）创建卷

bash 复制代码

#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

#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

#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

#指定类型为 stripe，数值为2，而且后面跟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

#指定类型为 replica，数值为2，而且后面跟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

（2）查看GlusterFS卷

bash 复制代码

gluster volume list

（3）查看所有卷/指定卷的信息

bash 复制代码

gluster volume info [卷名]

（4）查看所有卷/指定卷的状态

bash 复制代码

gluster volume status [卷名]

（5）开启/停止一个指定卷

bash 复制代码

gluster volume start/stop 卷名

（5）删除一个卷，注：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

bash 复制代码

gluster volume delete 卷名

（6）设置卷的访问控制

仅拒绝

bash 复制代码

gluster volume set 卷名 auth.deny IP地址

仅允许

bash 复制代码

gluster volume set 卷名 auth.allow IP地址

GlusterFS分布式存储

前言

一、GlusterFS分布式存储概述

1、GFS概念

2、GFS特点

3、GFS术语

4、GFS构成

5、GFS工作流程

6、后端存储如何定位文件

7、GlusterFs的卷类型

7.1 Distributed Volume（分布式卷）

7.2 Striped Volume（条带卷）

7.3 Replicated Volume（复制卷）

7.4 Distributed Striped Volume（分布式条带卷）

7.5 Distributed Replicated Volume（分布式复制卷）

7.6 Stripe Replica volume （条带复制卷）

7.7 Distribute Stripe Replicavolume（分布式条带复制卷）

二、GlusterFS安装

1、本地源安装（glusterfs-3.10.2）

1.1 搭建本地yum源仓库

1.2 安装glusterfs-3.10.2

1.3 一键安装脚本

2、网络源安装（glusterfs-9.6）

2.1 安装官网源

2.2 安装glusterfs-9.6

三、搭建GlusterFS集群

1、环境部署

2、搭建GFS节点服务器

2.1 磁盘分区，并挂载

2.2 安装glusterfs-3.10.2并启动

2.3 添加节点到存储信任池中

2.4 创建卷

2.4.1 创建分布式卷

2.4.2 创建条带卷

2.4.3 创建复制卷

2.4.4 创建分布式条带卷

2.4.5 创建分布式复制卷

3、搭建GFS客户端

3.1 安装GFS客户端软件

3.2 创建挂载目录

3.3 挂载 Gluster文件系统

4、 测试 Gluster 文件系统

4.1 客户端创建的文件存放入挂载点

4.2 查看文件分布

4.2.1 查看分布式卷分布

4.2.2 查看条带卷分布

4.2.3 查看复制卷分布

4.2.4 查看分布式条带卷分布

4.2.5 查看分布式复制卷分布

5、破坏性测试

5.1 模拟node2节点故障

5.2 模拟node2和node4节点故障

6、删除指定卷

7、控制访问卷

四、总结

1、常见的卷类型

2、gluster volume命令

4、测试 Gluster 文件系统