1、GlusterFS概述 :
GlusterFS简介
a） 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。
无元数据服务器组件，这有助于提升整个系统的性能、可靠性和稳定性。
b）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。
c) 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。
d) 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。
GlusterFS特点
● 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。
a)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/0资源都可以独立增加)，支持10GbE和InfiniBand等 高速网络互联
b) 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
● 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
● 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
● 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
● 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
GlusterFS术语
● 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/
● 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
● 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
● VFS: 内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口
● Glusterd ( 后台管理进程) : 在存储群集中的每个节点上都要运行
模块化堆栈式架构
GlusterFS采用模块化、堆栈式的架构。 通过对模块进行各种组合，即可实现复杂的功能。例如Replicate 模块可实现RAID1，
Stripe 模块可实现RAIDO 通过两者的组合可实现RAID10和RAID01，同时获得更高的性能及可靠性。.
GlusterFS 工作流程
- 客户端或应用程序通过GlusterFS 的挂载点访问数据。
- linux 系统内核通过VFS API收到请求并处理。
- 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。
- GlusterFS client 收到数据后，client 根据配置文件的配置对数据进行处理。
- 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。
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。
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
● 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RAIDO,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Filel) 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
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
● 条带卷(Stripe volume) :
类似RAIDO，文件被分成数据块并以轮询的方式分布到多个BrickServer.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Server1，2、4、6放在Server
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的速度
• 没有数据冗余
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(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Server2， File2 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
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(Distribute Stripe volume) :
BrickServer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: Filel和File2 通过分布式卷的功能分别定位到Server1和Server2。 在Serverl 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
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
● 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。
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用
● 条带复制卷(Stripe Replica volume) : 类似RAID10，同时具有条带卷和复制卷的特点 。
● 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
2、部署 GlusterFS 群集：
准备工作：一台客户端4台node节点 ，添加四块硬盘
（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 "20.0.0.20 node1" >> /etc/hosts echo "20.0.0.30 node2" >> /etc/hosts echo "20.0.0.40 node3" >> /etc/hosts echo "20.0.0.50 node4" >> /etc/hosts ----- 安装、启动GlusterFS（所有node节点上操作） ----- #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 ----- 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 ----- 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 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
