GFS分布式文件系统

一、GlusterFS

1、GlusterFS简介

①GlusterFS 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无元数据服务器

2、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

3、GlusterFS术语

①Brick：存储服务器，实际存储用户数据的服务器
②Volume：卷， 本地文件系统的分区
③FUSE： 用户空间的文件系统（类比EXT4），这是一个伪文件系统，用户端的交互模块
④VFS：虚拟文件系统，用户是先提交请求交给VFS，然后VFS交给FUSE，再交给GFS客户端，最后由客户端交给远端的存储
⑤Glusterd：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

4、GlusterFS的架构

模块化、堆栈式的架构
通过对模块的组合，实现复杂的功能

5、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。
②linux系统内核通过VFS 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设备文件递交给了GlusterFS client端。可以将 FUSE 文件系统理解为一个代理。
④GlusterFS client 收到数据后，client根据配置文件的配置对数据进行处理。
⑤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。

6、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
为了解决分布式文件数据索引、定位的复杂程度，而使用了HASH算法来辅助

7、GlusterFS卷的分类

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

二、GlusterFS部署

1、环境准备

1、准备设备

Node1节点：node1/192.168.229.10    磁盘：/dev/sdb1   挂载点：/data/sdb1
                                       /dev/sdc1          /data/sdc1
                                       /dev/sdd1          /data/sdd1
                                       /dev/sde1          /data/sde1
Node2节点：node2/192.168.229.20    磁盘：/dev/sdb1   挂载点：/data/sdb1
                                       /dev/sdc1          /data/sdc1
                                       /dev/sdd1          /data/sdd1
                                       /dev/sde1          /data/sde1
Node3节点：node3/192.168.229.30    磁盘：/dev/sdb1   挂载点：/data/sdb1
                                       /dev/sdc1          /data/sdc1
                                       /dev/sdd1          /data/sdd1
                                       /dev/sde1          /data/sde1
Node4节点：node4/192.168.229.40    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：192.168.229.50

在这里插入图片描述
2、关闭防火墙（所有node节点上操作）

systemctl stop firewalld
setenforce 0

3、磁盘分区，并挂载（所有node节点上操作）
使用自动化脚本完成部署

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

在这里插入图片描述
4、修改主机名，配置/etc/hosts文件（所有node节点上操作）
#以Node1节点为例：

hostnamectl set-hostname node1
su

echo "192.168.229.10 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.229.20 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.229.30 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.229.40 node4" >> /etc/hosts

在这里插入图片描述

2、安装、启动GlusterFS（所有node节点上操作）

#将gfsrepo.zip 软件上传到/opt目录下

cd /opt
unzip gfsrepo.zip

在这里插入图片描述

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-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
systemctl start glusterd.service 
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

4、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)

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

在这里插入图片描述
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

在这里插入图片描述
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

在这里插入图片描述
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

在这里插入图片描述
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
gluster volume list

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

5、部署 Gluster 客户端

1、安装客户端软件
#将gfsrepo.zip 软件上传到/opt目下

cd /opt
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

在这里插入图片描述
3、配置 /etc/hosts 文件

echo "192.168.229.10 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.229.20 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.229.30 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.229.40 node4" >> /etc/hosts

在这里插入图片描述
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

#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

在这里插入图片描述

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 demo* /test/dis
cp demo* /test/stripe/
cp demo* /test/rep/
cp demo* /test/dis_stripe/
cp demo* /test/dis_rep/

在这里插入图片描述
2、查看文件分布

#查看分布式文件分布

[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdb1 #数据没有被分片

在这里插入图片描述

[root@node2 ~]# ll -h /data/sdb1

在这里插入图片描述

#查看条带卷文件分布

[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdc1 #数据被分片50% 没副本 没冗余

在这里插入图片描述
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdc1 #数据被分片50% 没副本 没冗余
在这里插入图片描述

#查看复制卷分布

[root@node3 ~]# ll -h /data/sdb1 #数据没有被分片 有副本 有冗余
在这里插入图片描述
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdb1 #数据没有被分片 有副本 有冗余
在这里插入图片描述

#查看分布式条带卷分布

[root@node1 ~]# ll -h /data/sdd1 #数据被分片50% 没副本 没冗余
在这里插入图片描述
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdd1
在这里插入图片描述
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdd1
在这里插入图片描述
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdd1
在这里插入图片描述

#查看分布式复制卷分布

[root@node1 ~]# ll -h /data/sde1 #数据没有被分片 有副本 有冗余
在这里插入图片描述
[root@node2 ~]# ll -h /data/sde1
在这里插入图片描述
[root@node3 ~]# ll -h /data/sde1
在这里插入图片描述
[root@node4 ~]# ll -h /data/sde1
在这里插入图片描述

7、破坏性测试

#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
#分布式卷数据查看

[root@localhost dis]# ll #在客户上发现少了demo5.log文件，这个是在node2上的
在这里插入图片描述

#条带卷

[root@localhost text]# cd stripe/ #无法访问，条带卷不具备冗余性 [root@localhost
stripe]# ll
在这里插入图片描述

#分布式条带卷

[root@localhost dis_stripe]# ll #无法访问，分布条带卷不具备冗余性
在这里插入图片描述

#分布式复制卷

[root@localhost dis_rep]# ll #可以访问，分布式复制卷具备冗余性
在这里插入图片描述

#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@localhost rep]# ls -l #在客户机上测试正常 有数据
在这里插入图片描述

#测试分布式条卷是否正常

[root@localhost dis_stripe]# ll #在客户机上测试正常 没有数据
在这里插入图片描述

#测试分布式复制卷是否正常

[root@localhost dis_rep]# ll #在客户机上测试正常 有数据
在这里插入图片描述

#上述实验测试，凡是带复制数据，相比而言，数据比较安全

8、其他的维护命令

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.allow 192.168.229.100

#仅允许

gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.229.*   #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）
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