GFS分布式文件系统、集群
GFS分布式文件系统、集群
- 一、GlusterFS简介
- 二、GlusterFS特点
- 三、GlusterFS术语
- 四、GlusterFS构成
- 五、GFS支持的卷
- 六、GFS部署
-
- 1、环境准备
- 2、更改节点名称
- 3、节点磁盘挂载、安装本地源
- 4、添加节点集群
- 5、根据规则创建卷
-
- （1）创建分布式卷
- （2）创建条带卷
- （3）创建复制卷
- （4）创建分布式条带卷
- （5）创建分布式复制卷
- 6、部署gluster客户端（192.168.177.2）
- 7、查看文件分布
-
- （1）查看分布式文件分布
- （2）查看条带卷文件分布
- （3）查看复制卷文件分布
- （4）查看分布式条带卷分布
- （5）查看分布式复制卷分布
- 七、冗余测试
一、GlusterFS简介
1、开源的分布式文件系统
2、由储存服务器、客户端以及NFS/Samba储存网关组成
3、无元数据服务器
注：FS：文件系统
文件系统组成：（1）文件系统接口
（2）对对象管理的软件集合
（3）对象及属性
二、GlusterFS特点
1、扩展性和高性能
2、高可用性
3、全局统一命名空间
4、弹性卷管理
5、基于标准协议
三、GlusterFS术语
1、Brick（块存储服务器）实际存储用户数据的服务器
2、Volume本地文件系统的“分区”
3、FUSE用户空间的文件系统（类别EXT4），“这是一个伪文件”，用户端的交换模块
4、VFS（虚拟端口）内核态的虚拟文件系统，用户是提交请求给VFS然后VFS交给FUSH，再交给GFS客户端，最后由客户端交给远端存储
5、Glusterd（服务）是运行再储存节点的进程（客户端运行的是gluster client）GFS使用过程中整个GFS之间的交换由Gluster client和glusterd完成
四、GlusterFS构成
模块化堆栈式架构：模块化、堆栈式的架构；通过对模块的组合，实现复杂的功能。
注：1、API：应用程序编程接口
2、模块化：每个模块可以提供不同的功能
3、堆栈式：同时启用多个模块，逗哥功能可以组合，实现复杂的功能
注：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、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
1、I/O cache：I/O缓存
2、read ahead：内核文件预读
3、distribute/stripe：分布式、条带化
4、Gige：千兆网/千兆接口
5、TCP/IP：网络协议
6、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
7、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
1、收到外界一个请求，例：用户端申请创建一个文件，客户端或应用程序通过GFS的挂载点访问数据
2、linux系统内容通过VFSAPI收到请求并处理
3、VFS将数据递交给FUSE内核文件系统，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
4、GlusterFS client端收到数据后，会根据配置文件的配置对数据进行处理
5、再通过网络，将数据发送给远端的ClusterFS server，并将数据写入到服务器储存设备上
6、server再将数据转交给VFS伪文件系统，再由VFS进行转存处理，最后交给EXT3
后端储存如何定位文件：
弹性HASH算法
通过HASH算法得到一个固定长度的数据（这里是32位整数）
通常情况下，不同数据得到的结果是不同的
（由于为了解决分布式文件数据索引、定位的复杂程度，所以使用了HASH算法来辅助）
五、GFS支持的卷
1、分布式卷（默认）：文件通过HASH算法分布到所有Brick Server上，这种卷是GFS的基础；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，并不具备容错能力，属于文件级RAID 0
2、条带卷（默认）：类似RAID 0，文件被分成数据库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
3、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
4、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的特点
5、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
6、条带复制卷（Stripe Replca volume）：类似RAID 10，同时具有条带卷和复制卷的特点
7、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
六、GFS部署
1、环境准备
| 主机 | IP地址 |
|---|---|
| 客户端 | 192.168.177.2 |
| node1 | 192.168.177.4 |
| node2 | 192.168.177.8 |
| node3 | 192.168.177.11 |
| node4 | 192.168.177.18 |
Node1节点：node1/192.168.177.4 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node2节点：node2/192.168.177.8 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node3节点：node3/192.168.177.11 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node4节点：node4/192.168.177.18 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
每台节点添加四块磁盘
重启服务器，准备开始部署
2、更改节点名称
node1（192.168.177.4）
[root@localhost ~] # hostname node1
[root@localhost ~] # su -
node2（192.168.177.8）
[root@localhost ~]#hostname node2
[root@localhost ~]#su -
node3（192.168.177.11）
[root@localhost ~]#hostname node3
[root@localhost ~]#su -
node4（192.168.177.18）
[root@promote ~]#hostname node4
[root@promote ~]#su -
3、节点磁盘挂载、安装本地源
以node1为例
[root@node1 ~] # systemctl stop firewalld
[root@node1 ~] # setenforce 0
[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
——————wq
[root@node1 ~] # chmod +x /opt/fdisk.sh
[root@node1 ~] # cd /opt/
[root@node1 /opt] # ./fdisk.sh
[root@node1 /opt] # echo "192.168.177.4 node1" >> /etc/hosts
[root@node1 /opt] # echo "192.168.177.8 node2" >> /etc/hosts
[root@node1 /opt] # echo "192.168.177.11 node3" >> /etc/hosts
[root@node1 /opt] # echo "192.168.177.18 node4" >> /etc/hosts
[root@node1 /opt] # ls
fdisk.sh rh
[root@node1 /opt] # rz -E
[root@node1 /opt] # ls
fdisk.sh gfsrepo.zip rh
[root@node1 /opt] # unzip gfsrepo.zip
[root@node1 /opt] # cd /etc/yum.repos.d/
[root@node1 /etc/yum.repos.d] # ls
[root@node1 /etc/yum.repos.d] # mv * repos.bak/
[root@node1 /etc/yum.repos.d] # ls
[root@node1 /etc/yum.repos.d] # vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1
————wq
[root@node1 /etc/yum.repos.d] # yum clean all && yum makecache
[root@node1 /etc/yum.repos.d] # yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
[root@node1 /etc/yum.repos.d] # systemctl start glusterd.service
[root@node1 /etc/yum.repos.d] # systemctl enable glusterd.service
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/glusterd.service to /usr/lib/systemd/system/glusterd.service.
[root@node1 /etc/yum.repos.d] # systemctl status glusterd.service
4、添加节点集群
添加节点到储存信任池（只需在一个节点操作，以node1为例）
[root@node1 ~] # gluster peer probe node1
peer probe: success. Probe on localhost not needed
[root@node1 ~] # gluster peer probe node2
peer probe: success.
[root@node1 ~] # gluster peer probe node3
peer probe: success.
[root@node1 ~] # gluster peer probe node4
peer probe: success.
[root@node1 ~] # gluster peer status
Number of Peers: 3
Hostname: node2
Uuid: 2ee63a35-6e83-4a35-8f54-c9c0137bc345
State: Peer in Cluster (Connected)
Hostname: node3
Uuid: e63256a9-6700-466f-9279-3e3efa3617ec
State: Peer in Cluster (Connected)
Hostname: node4
Uuid: 9931effa-92a6-40c7-ad54-7361549dd96d
State: Peer in Cluster (Connected)
5、根据规则创建卷
| 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) |
（1）创建分布式卷
[root@node1 ~] # gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb1 force
volume create: dis-volume: success: please start the volume to access data
[root@node1 ~] # gluster volume list
dis-volume
[root@node1 ~] # gluster volume start dis-volume
volume start: dis-volume: success
[root@node1 ~] # gluster volume info dis-volume
Volume Name: dis-volume
Type: Distribute
Volume ID: 8f948537-5ac9-4091-97eb-0bdcf142f4aa
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node1:/data/sdb1
Brick2: node2:/data/sdb1
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on
（2）创建条带卷
[root@node1 ~] # gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/data/sdc1 node2:/data/sdc1 force
volume create: stripe-volume: success: please start the volume to access data
[root@node1 ~] # gluster volume start stripe-volume
volume start: stripe-volume: success
[root@node1 ~] # gluster volume info stripe-volume
Volume Name: stripe-volume
Type: Stripe
Volume ID: b1185b78-d396-483f-898e-3519d3ef8e37
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node1:/data/sdc1
Brick2: node2:/data/sdc1
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on
（3）创建复制卷
[root@node1 ~] # gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force
volume create: rep-volume: success: please start the volume to access data
[root@node1 ~] # gluster volume start rep-volume
volume start: rep-volume: success
[root@node1 ~] # gluster volume info rep-volume
Volume Name: rep-volume
Type: Replicate
Volume ID: 9d39a2a6-b71a-44a5-8ea5-5259d8aef518
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node3:/data/sdb1
Brick2: node4:/data/sdb1
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on
（4）创建分布式条带卷
[root@node1 ~] # gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/data/sdd1 node2:/data/sdd1 node3:/data/sdd1 node4:/data/sdd1 force
volume create: dis-stripe: success: please start the volume to access data
[root@node1 ~] # gluster volume start dis-stripe
volume start: dis-stripe: success
[root@node1 ~] # gluster volume info dis-stripe
Volume Name: dis-stripe
Type: Distributed-Stripe
Volume ID: beb7aa78-78d1-435f-8d29-c163878c73f0
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 2 x 2 = 4
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node1:/data/sdd1
Brick2: node2:/data/sdd1
Brick3: node3:/data/sdd1
Brick4: node4:/data/sdd1
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on
（5）创建分布式复制卷
[root@node1 ~] # gluster volume create dis-rep replica 2 node1:/data/sde1 node2:/data/sde1 node3:/data/sde1 node4:/data/sde1 force
volume create: dis-rep: success: please start the volume to access data
[root@node1 ~] # gluster volume start dis-rep
volume start: dis-rep: success
[root@node1 ~] # gluster volume info dis-rep
Volume Name: dis-rep
Type: Distributed-Replicate
Volume ID: 734e38e6-154c-4425-acca-2342577b14e7
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 2 x 2 = 4
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node1:/data/sde1
Brick2: node2:/data/sde1
Brick3: node3:/data/sde1
Brick4: node4:/data/sde1
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on
[root@node1 ~] # gluster volume list
dis-rep
dis-stripe
dis-volume
rep-volume
stripe-volume
6、部署gluster客户端（192.168.177.2）
[root@promote ~]#systemctl stop firewalld
[root@promote ~]#setenforce 0
[root@promote ~]#cd /opt
[root@promote opt]#ls
rh
[root@promote opt]#rz -E
[root@promote opt]#ls
[root@promote opt]#unzip gfsrepo.zip
[root@promote opt]#cd /etc/yum.repos.d/
[root@promote yum.repos.d]#ls
[root@promote yum.repos.d]#mv * repos.bak/
[root@promote yum.repos.d]#ls
[root@promote yum.repos.d]#vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1
————wq
[root@promote yum.repos.d]#yum clean all && yum makecache
[root@promote yum.repos.d]#yum -y install glusterfs glusterfs-fuse
[root@promote yum.repos.d]#mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
[root@promote yum.repos.d]#cd /test/
[root@promote test]#ls
[root@promote test]#
[root@promote test]#echo "192.168.177.4 node1" >> /etc/hosts
[root@promote test]#echo "192.168.177.8 node2" >> /etc/hosts
[root@promote test]#echo "192.168.177.11 node3" >> /etc/hosts
[root@promote test]#echo "192.168.177.18 node4" >> /etc/hosts
[root@promote test]#
[root@promote test]#mount.glusterfs node1:dis-volume /test/dis
[root@promote test]#mount.glusterfs node1:stripe-volume /test/stripe
[root@promote test]#mount.glusterfs node1:rep-volume /test/rep
[root@promote test]#mount.glusterfs node1:dis-stripe /test/dis_stripe
[root@promote test]#mount.glusterfs node1:dis-rep /test/dis_rep
[root@promote test]#
[root@promote test]#df -h
[root@promote test]#cd /opt
[root@promote opt]#dd if=/dev/zero of=/opt/demo1.log bs=1M count=40
[root@promote opt]#dd if=/dev/zero of=/opt/demo2.log bs=1M count=40
[root@promote opt]#dd if=/dev/zero of=/opt/demo3.log bs=1M count=40
[root@promote opt]#dd if=/dev/zero of=/opt/demo4.log bs=1M count=40
[root@promote opt]#dd if=/dev/zero of=/opt/demo5.log bs=1M count=40
[root@promote opt]#ls -lh /opt
[root@promote opt]#cp demo* /test/dis
[root@promote opt]#cp demo* /test/stripe/
[root@promote opt]#cp demo* /test/rep/
[root@promote opt]#cp demo* /test/dis_stripe/
[root@promote opt]#cp demo* /test/dis_rep/
[root@promote opt]#cd /test/
[root@promote test]#tree
.
├── dis
│ ├── demo1.log
│ ├── demo2.log
│ ├── demo3.log
│ ├── demo4.log
│ └── demo5.log
├── dis_rep
│ ├── demo1.log
│ ├── demo2.log
│ ├── demo3.log
│ ├── demo4.log
│ └── demo5.log
├── dis_stripe
│ ├── demo1.log
│ ├── demo2.log
│ ├── demo3.log
│ ├── demo4.log
│ └── demo5.log
├── rep
│ ├── demo1.log
│ ├── demo2.log
│ ├── demo3.log
│ ├── demo4.log
│ └── demo5.log
└── stripe
├── demo1.log
├── demo2.log
├── demo3.log
├── demo4.log
└── demo5.log
5 directories, 25 files
[root@promote test]#
7、查看文件分布
（1）查看分布式文件分布
node1:/dev/sdb1、node2:/dev/sdb1
[root@node1 ~] # ls -lh /data/sdb1
[root@node2 ~]#ll -h /data/sdb1
（2）查看条带卷文件分布
node1:/dev/sdc1、node2:/dev/sdc1
[root@node1 ~] # ls -lh /data/sdc1
[root@node2 ~]#ll -h /data/sdc1
（3）查看复制卷文件分布
node3:/dev/sdb1、node4:/dev/sdb1
[root@node3 ~]#ll -h /data/sdb1
[root@node4 ~]#ll -h /data/sdb1
（4）查看分布式条带卷分布
node1:/dev/sdd1、node2:/dev/sdd1、node3:/dev/sdd1、node4:/dev/sdd1
[root@node1 ~] # ll -h /data/sdd1
[root@node2 ~]#ll -h /data/sdd1
[root@node3 ~]#ll -h /data/sdd1
[root@node4 ~]#ll -h /data/sdd1
（5）查看分布式复制卷分布
node1:/dev/sde1、node2:/dev/sde1、node3:/dev/sde1、node4:/dev/sde1
[root@node1 ~] # ll -h /data/sde1
[root@node2 ~]#ll -h /data/sde1
[root@node3 ~]#ll -h /data/sde1
[root@node4 ~]#ll -h /data/sde1
七、冗余测试
客户端（192.168.177.2）
1、分布式卷数据查看，缺少demo5，这是在node2上的，不具备冗余
挂起 node2 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障
[root@node2 ~]# init 0
[root@promote test]#ll /test/dis
2、条带卷
[root@promote test]#ll /test/stripe/
3、复制卷（在node3和node4上，关闭bode4进行测试）
[root@node4 ~]#init 0
[root@promote test]#ll /test/rep/
4、分布式条带卷
[root@promote test]#ll /test/dis_stripe/
5、分布式复制卷
[root@promote test]#ll /test/dis_rep/
注：
1．查看GlusterFS卷
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 volume delete dis-stripe
6．设置卷的访问控制
#仅拒绝
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.177.100
#仅允许
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.177.* #设置192.168.177.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷（分布式复制卷）