GFS分布式文件系统

目录

一.GlusterFS简介

二.GlusterFS的特点

三.GlusterFS常用术语

四.GlusterFS的工作原理​

五.GlusterFS常见五种卷

5.1 分布式卷（Distribute volume）​

5.2 条带卷(Stripe volume)

5.3 复制卷(Replica volume) 

5.4 分布式条带卷(Distribute Stripe volume) 

5.5 分布式复制卷(Distribute Replica volume)

六.GlusterFS部署

​6.1 节点进行磁盘分区，挂载​

​6.2 配置/etc/hosts文件

​6.3  使用node1作为示范​

 6.4 添加节点创建集群

 七.根据规划创建卷

7.1 创建分布式卷​

7.2 创建条带卷​

7.3 创建复制卷

​7.4 创建分布式条带卷​

7.5 创建分布式复制卷​

八.  部署gluster客户端

8.1  安装客户端软件

​ 8.2 配置/etc/hosts文件

九.查看文件

9.1  查看分布式文件分布

9.2 查看条带卷文件分布

9.3 查看复制文件分布

9.4 查看分布式条带卷分布

9.5  查看分布式复制卷分布

 十.总结

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一.GlusterFS简介

1. GlusterFS 是一个开源的分布式文件系统。
2. 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。
3. 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。

二.GlusterFS的特点

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

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。

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。

三.GlusterFS常用术语

Brick（块存储服务器）：实际存储用户数据的服务器
Volume（逻辑卷）：      本地文件系统的"分区"
FUSE   ：              用户空间的文件系统（类别EXT4），这是一个伪文件系统，用户端的交换模块
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的存储
Glusterd（服务）：是运行再存储节点的进程（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的工作原理

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。

五.GlusterFS常见五种卷

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

5.1 分布式卷（Distribute volume）

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

创建分布式卷：

#创建一个名为dis-volume的分布式卷，文件将根据HASH分布在serverl:/dir1、server2:/dir2 和 server3:/dir3中。
gluster volume create dis-volume server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3

5.2 条带卷(Stripe volume)

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

创建条带卷：

#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
 ​#注意：分片数量需要是brick的倍数。

5.3 复制卷(Replica volume) 

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

创建复制卷：

#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 ​
#replica 2 ：复制数，一般要等于brick的数量。
#transport tcp ：通过tcp协议进行传输

5.4 分布式条带卷(Distribute Stripe volume) 

 特点：不能保证数据的完整性

创建分布式复制卷：

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4 (Server1:/dir1、 Server2:/dir2、 Server3:/dir3 和Server4:/dir4) ，条带数为2 (stripe 2)

gluster volume create dis-stripe stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4
 ​
#文件先分布存储，之后再分块存储。

5.5 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。主要用于需要冗余的情况下

创建分布式复制卷：

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 4（Server1:/dir1、Server2:/dir2、Server3:/dir3 和 Server4:/dir4），复制数为 2（replica 2）

gluster volume create dis-rep replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4

六.GlusterFS部署

集群环境准备

节点名称          ip地址                                    磁盘                                                   挂载点
Node1节点    192.168.132.10    /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1    /data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1
Node2节点    192.168.132.20    /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1    /data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1
Node3节点    192.168.132.30    /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1    /data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1
Node4节点    192.168.132.40    /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1    /data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1
客户端 192.168.132.50            

关闭防火墙

6.1 节点进行磁盘分区，挂载

 6.2 配置/etc/hosts文件

6.3  使用node1作为示范

 6.4 添加节点创建集群

 七.根据规划创建卷

7.1 创建分布式卷

7.2 创建条带卷7.3 创建复制卷

7.4 创建分布式条带卷 7.5 创建分布式复制卷 八.  部署gluster客户端

8.1  安装客户端软件

 8.2 配置/etc/hosts文件

3）挂载Gluster文件系统

临时挂载

企业中最好用永久挂载，以防重启或服务器宕机

九.查看文件分布

• 查看卷对应的磁盘分区中的文件数据，验证结果

9.1  查看分布式文件分布

 node2:/dev/sdb1

• 分布式只会将demo文件分开存储（5个文件不在同一磁盘分区上），不会将数据分片和备份

9.2 查看条带卷文件分布

node1:/dev/sdc1

 node2:/dev/sdc1 现象：条带卷会将每个demo文件中的数据分片存储（两个分区各有20M的文件），没有备份

9.3 查看复制文件分布

node3:/dev/sdb1 node4:/dev/sdb1 复制卷会将每个文件放入卷中的磁盘分区中（两分区的文件一样）

9.4 查看分布式条带卷分布

node1:/dev/sdd1

分布式条带卷中，带有分布式和条带卷的特点，即将数据分片，又将文件分开存储，没有备份

9.5  查看分布式复制卷分布

分布式复制卷中，带有分布式和复制卷的特点，即将文件分开存储，又复制一遍文件（备份）

 十.总结

分布式卷：属于文件级的RAID0，不具备容错能力，如果有一块磁盘损坏，数据就丢失
条带卷：类似RAID0，文件将被分成数据块并以轮询方式分布到Brick server上
复制卷：将文件同步到多个Brick上，属于文件RAID1,数据分数在多个Brick中
分布式条带卷：Brick server 数量是条带数兼具分布式卷和条带卷的特定
分布式复制卷：Brick server数量是镜像数，兼具分布式卷和复制卷的特点
条带复制卷:类似RAID10，同时具有条带卷和复制卷的特点
分布式条带复制卷：三种基本卷的集合

在企业中数据的安全性是非常重要的，不具备冗余的卷是不会被企业所接受，所以使用频率较高的就是冗余性好的几种，例如本章讲的复制卷、分布式复制卷，还有没讲的条带复制卷和分布式条带复制卷了。