GFS 分布式文件系统
目录
1.什么是GFS文件系统
2.分布式文件系统的特点
3.GFS术语
4.gfs卷的分类
4.1分布式卷
4.2条带卷
4.2复制卷
4.4分布式条带卷
4.5分布式复制卷
4.6条带式复制卷
4.7分布式条带复制卷
5．GlusterFS 的工作流程
6．弹性 HASH 算法
7.部署 GlusterFS 群集
7.1 准备环境
7.2 编写磁盘分区脚本
7.3 修改主机名，配置/etc/hosts文件
7.4 安装GlusterFS
7.5 添加节点到存储信任池中
7.6 创建卷
7.6.1 创建分布式卷
7.6.2 创建条带卷
7.6.3 创建复制卷
7.6.4 创建分布式条带卷
7.6.5 创建分布式复制卷
7.7 配置客户端
7.8 测试 Gluster 文件系统
1.什么是GFS文件系统
开源的分布式文件系统。
没有元数据服务器组件，有助于提升整个系统的性能、可靠性和稳定性
2.分布式文件系统的特点
- 拓展性和高性能
- 高可用性
- 全局统一命名空间
- 弹性卷管理
- 基于标准协议
3.GFS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。
- 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：在存储群集中的每个节点上都要运行。
4.gfs卷的分类
4.1分布式卷
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。
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
4.2条带卷
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。
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
4.2复制卷
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。
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:/dir24.4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
至少需要4台服务器
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:/dir44.5分布式复制卷
兼顾分布式和复制卷的功能
用于需要冗余的数据
#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:/dir44.6条带式复制卷
类似 RAID 10，同时具有条带卷和复制卷的特点。
4.7分布式条带复制卷
三种基本卷的复合卷，通常用于类 Map Reduce 应用。
5．GlusterFS 的工作流程
- 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。
6．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。
7.部署 GlusterFS 群集
7.1 准备环境
| 节点名 | 地址 | 磁盘 | 挂载点 |
| node1 | 192.18.112.97 |
/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1 |
/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1 |
| node2 | 192.18.112.99 |
/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1 |
/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1 |
| node3 | 192.18.112.100 |
/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1 |
/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1 |
| node4 | 192.18.112.101 |
/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1 |
/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1 |
7.2 编写磁盘分区脚本
vim /opt/fdisk.sh
#!/bin/bash
NEWDEV=`ls /dev/sd* | grep -o 'sd[b-z]' | uniq`
#提取磁盘名称for VAR in $NEWDEV
doecho -e "n\np\n\n\n\nw\n" | fdisk /dev/$VAR &> /dev/null#免交互分区mkfs.xfs /dev/${VAR}"1" &> /dev/null#格式化mkdir -p /data/${VAR}"1" &> /dev/null#创建挂载目录echo "/dev/${VAR}"1" /data/${VAR}"1" xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab#永久挂载
done
mount -a &> /dev/nullchmod +x /opt/fdisk.sh
cd /opt/
./fdisk.sh
7.3 修改主机名，配置/etc/hosts文件
在各个节点进行相同配置
#以Node1节点为例：
hostnamectl set-hostname node1
suecho "192.168.112.97 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.99 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.100 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.101 node4" >> /etc/hosts7.4 安装GlusterFS
在各个节点上进行配置
#将gfsrepo 软件上传到/opt目录下
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bakvim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1yum 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-rdmasystemctl start glusterd.service
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service
7.5 添加节点到存储信任池中
在 node1 节点上操作
gluster peer probe node1
gluster peer probe node2
gluster peer probe node3
gluster peer probe node4查看gluster 集群状态
gluster peer status
7.6 创建卷
7.6.1 创建分布式卷
分布式卷包括：
- 节点1:/data/sdb1
- 节点2:/data/sdb1
- 节点3:/data/sdb1
- 节点4:/data/sdb1
gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb2 node3:/data/sdb3 node3:/data/sdb4 force
查看已创建卷的列表
gluster volume list
启动分布式卷及查看详细信息
gluster volume start dis-volumegluster volume info dis-volume
7.6.2 创建条带卷
gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/data/sdc1 node2:/data/sdc1 force
#创建条带卷
gluster volume start stripe-volume
#启动条带卷
gluster volume info stripe-volume
#查看详情
7.6.3 创建复制卷
gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force
#创建
gluster volume start rep-volume
#启动
gluster volume info rep-volume
#查看详情
7.6.4 创建分布式条带卷
gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/data/sdd1 node2:/data/sdd1node3:/data/sdd1 node4:/data/sdd1 force
#创建
gluster volume start dis-stripe
#启动
gluster volume info dis-stripe
#查看
7.6.5 创建分布式复制卷
gluster volume create dis-rep replica 2 node1:/data/sde1 node2:/data/sde1 node3:/data/sde1 node4:/data/sde1 force
#创建
gluster volume start dis-rep
#启动
gluster volume info dis-rep
#查看
最后查看一下刚刚创建的卷
7.7 配置客户端
安装软件，并将节点1创建的卷 ，挂载到客户端服务器
1．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.bakvim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1yum clean all && yum makecacheyum -y install glusterfs glusterfs-fuse2．创建挂载目录
mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
ls /test3．配置 /etc/hosts 文件
echo "192.168.112.97 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.99 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.100 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.101 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
7.8 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=40ls -lh /optcp /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_repGFS 分布式文件系统相关推荐
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