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一、GlusterFS简介
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#xff08;存储块#xff09;
2.Volume#xff08;逻辑卷#xff09;
3.FUSE
4.VFS
5.Glusterd#xf…目录
一、GlusterFS简介
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存储块
2.Volume逻辑卷
3.FUSE
4.VFS
5.Glusterd后台管理进程
四、GlusterFS 的工作流程
五、弹性 HASH 算法
六、GlusterFS的卷类型
1.分布式卷Distribute volume
2.条带卷Stripe volume
3.复制卷Replica volume
4.分布式条带卷Distribute Stripe volume
5.分布式复制卷Distribute Replica volume
6.条带复制卷Stripe Replica volume
7.分布式条带复制卷Distribute Stripe Replicavolume
七、部署 GlusterFS 群集
关闭防火墙
磁盘分区并挂载
修改主机名配置/etc/hosts文件
以Node1节点为例
只要在一台Node节点上添加其它节点即可 在每个Node节点上查看群集状态
创建卷
创建分布式卷 查看卷列表 启动新建分布式卷 查看创建分布式卷信息 创建条带卷 创建复制卷 创建分布式条带卷 创建分布式复制卷 查看当前所有卷的列表 部署 Gluster 客户端
安装客户端软件 创建挂载目录
挂载 Gluster 文件系统 测试 Gluster 文件系统
卷中写入文件客户端操作 查看文件分布
查看分布式文件分布 查看条带卷文件分布 查看复制卷分布 查看分布式条带卷分布 查看分布式复制卷分布 一、GlusterFS简介
GlusterFS 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 存储网关可选根据需要选择使用组成。 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。 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。
二、GlusterFS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。 1Scale-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。 2Gluster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 术语
1.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 192.168.80.10:/data/mydir/。
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类似于 LVM 中的逻辑卷。大部分 Gluster 管理操作是在卷上进行的。
3.FUSE 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。 伪文件系统
4.VFS 内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口。 虚拟端口
5.Glusterd后台管理进程
服务端 在存储群集中的每个节点上都要运行。
四、GlusterFS 的工作流程
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。 五、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以及访问瓶颈。
六、GlusterFS的卷类型
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。
1.分布式卷Distribute volume 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。
2.条带卷Stripe volume
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 Server12、4、6 放在 Server2。
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
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。 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 Server2File2 也是如此相当于 Server2 中的文件是 Server1 中文件的副本。
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。
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。
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。
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。
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。
6.条带复制卷Stripe Replica 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。
七、部署 GlusterFS 群集
关闭防火墙
systemctl stop firewalld setenforce 0 磁盘分区并挂载
vim /opt/fdisk.sh #!/bin/bash NEWDEVls /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 修改主机名配置/etc/hosts文件
以Node1节点为例
hostnamectl set-hostname node1 echo 192.168.146.100 node1 /etc/hosts echo 192.168.146.110node2 /etc/hosts echo 192.168.146.111node3 /etc/hosts echo 192.168.146.20node4 /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] nameglfs baseurlfile:///opt/gfsrepo gpgcheck0 enabled1 yum clean all yum makecache yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma systemctl start glusterd.service systemctl enable glusterd.service systemctl status glusterd.service 添加节点到存储信任池中
只要在一台Node节点上添加其它节点即可 在每个Node节点上查看群集状态
gluster peer status 创建卷
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-rep 分布式复制卷 node1(/data/sde1)、node2(/data/sde1)、node3(/data/sde1)、node4(/data/sde1)
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 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 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 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 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 部署 Gluster 客户端
安装客户端软件
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] nameglfs baseurlfile:///opt/gfsrepo gpgcheck0 enabled1 yum clean all yum makecache yum -y install glusterfs glusterfs-fuse 创建挂载目录
mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
ls /test 配置 /etc/hosts 文件 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 测试 Gluster 文件系统
卷中写入文件客户端操作
cd /opt dd if/dev/zero of/opt/demo1.log bs1M count40 dd if/dev/zero of/opt/demo2.log bs1M count40 dd if/dev/zero of/opt/demo3.log bs1M count40 dd if/dev/zero of/opt/demo4.log bs1M count40 dd if/dev/zero of/opt/demo5.log bs1M count40 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/ 查看文件分布
查看分布式文件分布
ls -lh /data/sdb1 node1
总用量 160M -rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo1.log -rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo2.log -rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo3.log -rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo4.log ll -h /data/sdb1 node2
总用量 40M -rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo5.log 查看条带卷文件分布 ls -lh /data/sdc1 node1 ll -h /data/sdc1 node2 查看复制卷分布
ll -h /data/sdb1 node3 ll -h /data/sdb1 node4 查看分布式条带卷分布
ll -h /data/sdd1 node1 ll -h /data/sdd1 node2 ll -h /data/sdd1 node3 ll -h /data/sdd1 node4 查看分布式复制卷分布
ll -h /data/sde1 node1 ll -h /data/sde1 node2 ll -h /data/sde1 node3 ll -h /data/sde1 node4
