MFS(传统的分布式文件系统技术)
GlusterFS:
而Glusteres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。(不存在元服务器单点故障的问题)
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。
C/S模式
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。
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。
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。
注:可以理解为目录,一个目录就是一个命名空间。同一个命名空间内不能存在2个相同名称的文件。
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。
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。
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 192.168.41.46:/data/mydir/。
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。
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。
内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口。
在存储群集中的每个节点上都要运行。
(1)客户端或应用程序通过 GFS 的挂载点访问数据。
(2)linux系统内核使用 system call 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处理后交给/dev/fuse(存储在内存中)
(4)/dev/fuse通过poll指针指向 GFS client 进程
(5)GFS client 收到数据后,client 根据配置文件的配置对数据进行处理。
(6)经过 GFS client 处理后,通过TCP网络模式传给GFS server,再通过网络将数据传给VFS(虚拟接口),VFS转发到服务器存储设备上。
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:
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。
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。
分布式卷具有如下特点:
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
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。
条带卷特点:
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
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。
复制卷特点:
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
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。
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
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。
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
类似 RAID 10,同时具有条带卷和复制卷的特点。
三种基本卷的复合卷,通常用于类 Map Reduce 应用。
Node1节点:node1/192.168.147.100 磁盘:/dev/sdb1 挂载点:/data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node2节点:node2/192.168.147.101 磁盘:/dev/sdb1 挂载点:/data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node3节点:node3/192.168.147.102 磁盘:/dev/sdb1 挂载点:/data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node4节点:node4/192.168.147.103 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:192.168.147.104
systemctl stop firewalld
setenforce 0
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
chmod +x /opt/fdisk.sh
cd /opt/
./fdisk.sh
#以Node1节点为例:
hostnamectl set-hostname node1
echo "192.168.147.100 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.147.101 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.147.102 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.147.103 node4" >> /etc/hosts
#将gfsrepo 软件上传到/opt目录下
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 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-rdma
systemctl 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 -y
此处可用脚本执行:
#!/bin/bash
function backuprepo {
cd /etc/yum.repos.d
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
#mount /dev/sr0 /mnt > /dev/null
}
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 -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
#systemctl start glusterd.service
#systemctl enable glusterd.service
#systemctl status glusterd.service
#}
#============main==============
backuprepo
makeglfsrepo
useglfsrepo
#install
#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
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-replica | 分布式复制卷 | node1(/data/sde1)、node2(/data/sde1)、node3(/data/sde1)、node4(/data/sde1) |
#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
#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
#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
#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
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-replica 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
gluster volume list
dis-replica 分布式复制卷
dis-stripe 分布式条带卷
dis-volume 分布式卷
rep-volume 复制卷
stripe-volume 条带卷
分布式卷、条带卷、复制卷、分布式条带卷、分布式复制卷
#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
mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_replica}
ls /test
echo "192.168.147.100 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.147.101 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.147.102 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.147.103 node4" >> /etc/hosts
#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-replica /test/dis_replica
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-replica /test/dis_replica glusterfs defaults,_netdev 0 0
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_replica/
[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdb1 #数据没有被分片
总用量 160M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo4.log
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdb1
总用量 40M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo5.log
[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdc1 #数据被分片50% 没副本 没冗余
总用量 100M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo4.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo5.log
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdc1 #数据被分片50% 没副本 没冗余
总用量 100M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo4.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo5.log
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdb1 #数据没有被分片 有副本 有冗余
总用量 200M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo4.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo5.log
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdb1 #数据没有被分片 有副本 有冗余
总用量 200M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo4.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo5.log
[root@node1 ~]# ll -h /data/sdd1 #数据被分片50% 没副本 没冗余
总用量 80M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo4.log
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 80M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo4.log
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 20M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo5.log
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 20M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 2 00:21 demo5.log
[root@node1 ~]# ll -h /data/sde1 #数据没有被分片 有副本 有冗余
总用量 160M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo4.log
[root@node2 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 160M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo4.log
[root@node3 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 40M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo5.log
[root@node4 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 40M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 2 00:21 demo5.log
[root@node2 ~]# systemctl stop glusterd.service
在客户端上查看文件是否正常
[root@client opt]# 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 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo4.log
[root@client opt]# ll /test/stripe/ #无法访问,条带卷不具备冗余性
总用量 0
[root@client opt]# 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 8月 2 00:21 demo5.log
[root@client opt]# ll /test/dis_replica/ #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 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo4.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo5.log
[root@client opt]# ll /test/rep/ #在客户机上测试正常 数据有
总用量 204800
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo4.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo5.log
[root@client opt]# ll /test/dis_stripe/ #在客户机上测试没有数据
总用量 0
[root@client opt]# ll /test/dis_replica/ #在客户机上测试正常 有数据
总用量 204800
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo1.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo2.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo3.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo4.log
-rw-r--r--. 1 root root 41943040 8月 2 00:21 demo5.log
gluster volume list
gluster volume info
gluster volume status
gluster volume stop dis-stripe
gluster volume delete dis-stripe
#仅拒绝
gluster volume set dis-rep auth.deny 192.168.147.100
#仅允许
gluster volume set dis-replica auth.allow 192.168.147.* #设置192.168.147.0网段的所有IP地址都能访问dis-replica卷(分布式复制卷)