GlusterFS概述

        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。GlusterFS分布式文件系统是基于无源服务器的设计。

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。
   
2. 高可用性：GlusterFS通过配置某些类型的存储卷，可以对文件进行自动复制，即便某个节点出现故障，也不
   影响数据的访问。
   
3. 全局统一命名空间：全局统一命名空间将所有的存储资源聚集成一个单一的虚拟存储池，对用户和应用屏蔽了物理存储信息。
   
4. 弹性卷管理：GlusterFS通过将数据存储在逻辑卷中，逻辑卷从逻辑存储池进行独立逻辑划分。
   
5. 基于标准协议：GlusterFS存储服务支持NFS、CIFS、HTTP、FTP、SMB及Gluster原生协议，完全与POSIX标准兼容。
   

GlusterFS术语

        Brick：指可信主机池中有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192.168.10:/data/mydir/。

        Volume：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管理操作是卷上进行的。

        FUSE：是一个内核模块，允许用户创建自己的文件系统，无需修改内核代码。

        VFS：内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口。

        Gluster：在存储群集中的每个节点上都要运行。

模块化堆栈式架构

        模块化、堆栈式的架构

        通过对模块的组合，实现复杂的功能

GlusterFS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, 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。
   
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. 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。
   

弹性HASH算法

        通过HASH算法得到一个32位的整数，划分为N个连续的子空间，每个空间对应一个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。

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，这七种卷可以满足不同应用对高性能、高可用的需求。

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

        支持的底层文件系统有ext3、ext4、ZFS、XFS等

特点：

        文件分布在不同的服务器,不具备冗余性

        更容易和廉价地扩展卷的大小

        单点故障会造成数据丢失

下图中，没有分块处理，文件只能存在一个server中，效率不提升。

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server1:/dir1、server2:/dir2和server3:/dir3中。

gluster volume create dis-volume server1:/dir1 server2:/dir2

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

下图中，从多个server中同时读取文件，效率提升

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

复制卷

        同一文件保存一份或多分副本

        复制模式因为要保存副本，所以磁盘利用率较低

        多个节点上的存储空间不一致，那么将按照木桶效应取最低节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

        卷的副本数量可由客户创建的时候决定

        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

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

创建分布式条带卷

        创建了一个名为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)

gluster volume create dis-stripe stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2

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下

创建分布式复制卷

        创建了一个名为dis-rep的分布式条带卷，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条带数的倍数(>=2倍)。

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

GlusterFS部署

部署群集环境

根据下表中配置服务器卷内容。

根据下表中配置IP地址、关闭防火墙、selinux、创建挂载目录及本地hosts节点解析。

案例环境配置

分区并格式化，创建相应的挂载目录并挂载，最后修改配置文件使其永久生效。

以下命令node1和node2分别分区b、c、d、e，node3和node4分别分区b、c、d。

1. fdisk /dev/sdb/ 2. n→p→按三次回车→w保存退出

node1和node2执行以下命令格式化、创建目录、挂载目录并查看（复制粘贴即可）。

1. mkfs -t xfs /dev/sdb1 2. mkfs -t xfs /dev/sdc1 3. mkfs -t xfs /dev/sdd1 4. mkfs -t xfs /dev/sde1 5. mkdir -p /b3 /c4 /d5 /e6 6. mount /dev/sdb1 /b3 7. mount /dev/sdc1 /c4 8. mount /dev/sdd1 /d5 9. mount /dev/sde1 /e6 10. df -hT

node1和node2执行以下命令永久挂载。

1. [root@localhost ~]# vim /etc/fstab 2. /dev/sdb1 /b3 xfs defaults 0 0 3. /dev/sdc1 /c4 xfs defaults 0 0 4. /dev/sdd1 /d5 xfs defaults 0 0 5. /dev/sde1 /e6 xfs defaults 0 0

node3和node4执行以下命令格式化、创建目录、挂载目录并查看（复制粘贴即可）。

1. mkfs -t xfs /dev/sdb1 2. mkfs -t xfs /dev/sdc1 3. mkfs -t xfs /dev/sdd1 4. mkdir -p /b3 /c4 /d5 5. mount /dev/sdb1 /b3 6. mount /dev/sdc1 /c4 7. mount /dev/sdd1 /d5 8. df -hT

node3和node4执行以下命令永久挂载。

1. [root@localhost ~]# vim /etc/fstab 2. /dev/sdb1 /b3 xfs defaults 0 0 3. /dev/sdc1 /c4 xfs defaults 0 0 4. /dev/sdd1 /d5 xfs defaults 0 0

配置hosts文件

        以下操作在4个节点上修改/etc/hosts文件，添加4个节点的解析。下面以node1为例，为例区分4个节点先进行改名。（其他三台可以使用scp命令复制hosts文件）

1. [root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname node1 2. [root@localhost ~]# bash 3. [root@node1 ~]# vim /etc/hosts 4. 192.168.1.10 node1 5. 192.168.1.20 node2 6. 192.168.1.30 node3 7. 192.168.1.40 node4

安装软件

        在4个节点上操作，挂载光盘后，执行以下命令。搭建yum仓库、安装glusterfs软件并启动。如果是互联网环境中，可以指向互联网仓库（下面命令复制粘贴即可）。链接查看配置网络源仓库

1. rm -rf /etc/yum.repos.d/* 2. cat >> /etc/yum.repos.d/a.repo << END 3. [a] 4. name=a 5. baseurl=file:///media 6. gpgcheck=0 7. END 8. mount /dev/cdrom /media 9. yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma 10. systemctl start glusterd 11. systemctl enable glusterd

添加节点

下面操作在node1上执行，添加node1~node4节点。删除节点命令可以使用"gluster peer detach 节点名或ip"。

1. [root@node1 ~]# gluster peer probe node1 2. peer probe: success. Probe on localhost not needed //node1也可以不执行 3. [root@node1 ~]# gluster peer probe node2 4. peer probe: success. 5. [root@node1 ~]# gluster peer probe node3 6. peer probe: success. 7. [root@node1 ~]# gluster peer probe node4 8. peer probe: success.

查看群集状态

通过以下命令在每个节点上查看群集状态，正常情况下，每个节点的输出结果为，State: Peer in Cluster (Connected)。如果显示Disconnected，请检查hosts配置文件。

1. [root@node1 ~]# gluster peer status 2. Number of Peers: 3 3. 4. Hostname: node2 5. Uuid: 0c98de8d-b471-4444-a69c-41055f34981d 6. State: Peer in Cluster (Connected) 7. 8. Hostname: node3 9. Uuid: 0032a845-6f63-4824-9226-e8fba260bdf7 10. State: Peer in Cluster (Connected) 11. 12. Hostname: node4 13. Uuid: 5f0d0fb5-91bf-4690-9c29-081aea11b774 14. State: Peer in Cluster (Connected)