GFS分布式文件系统
目录
一、GlusterFS简介
二、GlusterFS特点
三、GlusterFS专业术语
四、GFS的工作原理
2、分布式gfs服务器存储
五、GlusterFS的卷类型
1、分布式卷
2、条带卷
3、复制卷
4、分布式条带卷
5、分布式复制卷
六、部署GlusterFS集群实验
1、准备环境（所有node节点上操作）
2、安装、启动GlusterFS（所有node节点上操作）
3、添加节点到存储信任池中（在 node1 节点上操作）
4、创建卷
5、部署 Gluster 客户端
6、测试 Gluster 文件系统
1．卷中写入文件，客户端操作
2．查看文件分布
7、破坏性测试
7.1 挂起 node2 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障
7.2 挂起 node2 和 node4 节点，在客户端上查看文件是否正常
七、其它维护命令
一、GlusterFS简介
- Gluster是一个 开源的分布式文件系统。
- 由存储服务器、客户端以及NFS/Samba存储网关组成。
- 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。
文件系统定义
- 负责实现数据存储方式，以什么格式保存在磁盘中的一个技术。
二、GlusterFS特点
扩展性和高性能
- 分布式的特性
高可用性
- 冗余、容灾的能力
全局统一命令空间
- 将所有节点的命名空间整个统一命令空间。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，供客户端访问。
弹性卷管理
- 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。
基于标准协议
- 按照什么协议进行传输（TCP/UDP），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。
三、GlusterFS专业术语
1、Brick（块存储服务器）
- 实际存储用户数据的服务器（相当于逻辑卷中的PE）
2、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。
-
本地文件系统的“分区”
3、FUSE（用户空间的文件系统）
- 用户的空间的文件系统（类别EXT4），这是一个”伪文件系统（就是虚拟的文件系统）“，用户端的交换模块。
4、VFS（虚拟端口）
- 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程服务端进行存储。
5、Glusterd（服务）
- 是运行在存储节点的进程（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、GFS的工作原理
①外来一个请求，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。
②linux系统内核通过VFS的API收到请求并处理。
③VFS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GluseterFS client端。
④GlusterFS 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，将数据发送给远程端的Gluster server，并将数据写入到服务器储存设备上。
⑥server再将数据转交给VFS虚拟文件系统转换，再由VFS进行CFS转存处理，最后交给EXT3文件系统，最后存储到磁盘中。
2、分布式gfs服务器存储
分布式GFS存储是依靠于弹性hash算法，通过对存储内容进行hash算法的运算，可以得到32位的整数，将32位整数平均划分到 分布式服务器中，也就是每一个brick对应一段整数范围。用户根据计算得出数字找到对应的brick块。
弹性HASH算法
- 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
五、GlusterFS的卷类型
1、分布式卷
- 没有对文件进行分块处理
- 通过扩展文件属性保存HASH值
- 支持底层文件系统有EXT3、EXT4、ZFS、XFS等
特点：
- 文件分布在不同的服务器，不具备冗余性
- 更容易和廉价的扩展卷的大小。
- 单点故障会造成数据丢失
- 依赖底层的数据保护
2、条带卷
- 根据偏移量将文件分成N块（N个条带节点），轮询的存储在每个Brick Server节点
- 存储大文件时，性能尤为突出
- 不具备冗余性，类似Raid0
特点
- 数据被分割成更小块分布到块服务器群集中的不同条带区。
- 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
3、复制卷
- 同一文件保存一份或多份副本
- 因为要保存副本，所以磁盘利用率较低
- 若多个节点上的存储空间不一致，将按照木桶效应取最低点的容量作为该卷的总容量。
特点
- 卷中所有的服务器均保存一个完整的副本
- 卷的副本数量可由创建的时候决定，但是复制必须等于卷中Brick所包含的存储服务器数。
- 至少由两块服务器或更多服务器
- 具备冗余性
4、分布式条带卷
- 兼顾分布式卷和条带卷的功能
- 主要用于大文件访问处理
- 至少最少需要4台服务器
5、分布式复制卷
- 兼顾分布式卷和复制卷的功能
- 用于需要冗余的情况
六、部署GlusterFS集群实验
实验环境：
在每台节点服务器添加四块硬盘，大小不做限制
Node1节点：node1/192.168.247.20 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node2节点：node2/192.168.247.21 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node3节点：node3/192.168.247.22 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node4节点：node4/192.168.247.23 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：192.168.247.80=====
1、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
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 "192.168.247.20 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.247.21 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.247.22 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.247.23 node4" >> /etc/hosts
2、安装、启动GlusterFS（所有node节点上操作）
1、将gfsrepo 软件上传到/opt目录下
[root@node1 opt]# rz -E
rz waiting to receive.
[root@node1 opt]# ls
fdisk.sh gfsrepo.zip rh
[root@node1 opt]# unzip gfsrepo.zip
2、 创建本地yum仓库，编译安装，启动服务
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
chmod +x gfs.sh
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，执行下述操作，再执行清空yum缓存，再安装
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
3、添加节点到存储信任池中（在 node1 节点上操作）
#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
4、创建卷
========根据以下规划创建卷=========
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
#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
2．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
3．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
4．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
5．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
查看当前所有卷的列表
gluster volume list
5、部署 Gluster 客户端
1．安装客户端软件
#将gfsrepo 软件上传到/opt目下
unzip gfsrepo.zip
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 "192.168.247.20 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.247.21 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.247.22 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.247.23 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
#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-rep /test/dis_rep glusterfs defaults,_netdev 0 0
6、测试 Gluster 文件系统
1．卷中写入文件，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（node1:/dev/sdb1、node2:/dev/sdb1）
[root@node1 ~] # ls -lh /data/sdb1
总用量 160M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo4.log
[root@node2 ~]#ll -h /data/sdb1
总用量 40M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo5.log
##数据没有被分片查看条带卷文件分布（node1:/dev/sdc1、node2:/dev/sdc1）
[root@node1 ~] # ls -lh /data/sdc1
总用量 100M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo4.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo5.log
[root@node2 ~]#ll -h /data/sdc1
总用量 100M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo4.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 3月 2 22:46 demo5.log
##数据被分片50% 没副本 没冗余查看复制卷文件分布（node3:/dev/sdb1、node4:/dev/sdb1）
[root@node3 ~]#ll -h /data/sdb1
总用量 200M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo4.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo5.log
[root@node4 ~]#ll -h /data/sdb1
总用量 200M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo4.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 3月 2 22:46 demo5.log
##数据没有被分片 有副本 有冗余 查看分布式条带卷分布（node1:/dev/sdd1、node2:/dev/sdd1、node3:/dev/sdd1、node4:/dev/sdd1）
[root@node1 opt]# ll -h /data/sdd1
总用量 81M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo4.log
[root@node2 opt]# ll -h /data/sdd1
总用量 81M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo4.log
[root@node3 opt]# ll -h /data/sdd1
总用量 21M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo5.log
[root@node4 opt]# ll -h /data/sdd
总用量 21M
-rw-r--r--. 2 root root 20M 8月 24 21:33 demo5.log
##数据被分片50% 没副本 没冗余查看分布式复制卷分布（node1:/dev/sde1、node2:/dev/sde1、node3:/dev/sde1、node4:/dev/sde1）
[root@node1 opt]# ll -h /data/sde1
总用量 160M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo4.log
[root@node2 opt]# ll -h /data/sde1
总用量 160M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo1.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo2.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo3.log
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo4.log
[root@node3 opt]# ll -h /data/sde1
总用量 40M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo5.log
[root@node4 opt]# ll -h /data/sde1
总用量 40M
-rw-r--r--. 2 root root 40M 8月 24 21:33 demo5.log
##数据没有被分片 有副本 有冗余7、破坏性测试
7.1 挂起 node2 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障
[root@node2 ~]# systemctl stop glusterd.service
在客户端上查看文件是否正常
#分布式卷
[root@promote 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@ test]# cd /test/stripe/ #无法访问，条带卷不具备冗余性
[root@promote stripe]# ll
总用量 0
#分布式条带卷
[root@promote test]# 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@promote test]# 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
7.2 挂起 node2 和 node4 节点，在客户端上查看文件是否正常
#测试复制卷是否正常
[root@promotet rep]# ls -l /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 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo5.log
#测试分布式条卷是否正常
[root@promote dis_stripe]# ll /test/dis_stripe/ #在客户机上测试没有数据
总用量 0
#测试分布式条卷是否正常
[root@promote dis_stripe]# ll /test/dis_stripe/ #在客户机上测试没有数据
总用量 0
#测试分布式复制卷是否正常
[root@promote dis_rep]# ll /test/dis_rep/ #在客户机上测试正常 有数据
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
七、其它维护命令
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.deny 192.168.80.100
#仅允许
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.80.* #设置192.168.80.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷（分布式复制卷）