GFS分布式系统

一、GlusterFS概述

1、GFS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

无元数据服务器

2、GFS特点

扩展性和高性能

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(块)：存储服务器，实际存储用户数据的服务器

Volume：本地文件系统的分区

FUSE：用户空间的文件系统(类比EXT4)，这是一个为文件系统，用户端的交互模块，其支持非特权用户创建自己的文件系统而不需要修改内核代码，通过在用户空间运行文件系统的代码通过FUSE代码与内核进行桥接

VFS：虚拟文件系统

Glusterd：Gluster management daemon，要在trusted storage pool中所有的服务器上运行

4、GFS的结构

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

5、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

6、GFS工作原理

①客户端或应用程序通过GFS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GFS client端

④CFS client端收到数据后，client根据配置文件的配置对数据进行处理

⑤通过网络蒋书记传递至远端的GFS Server，并将数据写入到服务器存储设备上

7、GFS卷类型

①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

依赖底层的数据保护

命令格式：

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

②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

命令格式：

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

③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

命令格式：

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

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处理

至少最少需要 4 台服务器

命令格式：

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

⑤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

命令格式：

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

二、GFS分部署系统部署

1、部署环境

Node1节点：IP192.168.200.11 添加4块磁盘

Node2节点：IP192.168.200.12 添加4块磁盘

Node3节点：IP192.168.200.13 添加4块磁盘

Node4节点：IP192.168.200.14 添加4块磁盘

客户端：IP 192.168.200.15

2、关闭防火墙

#每台都需要关

systemctl stop firewalld

setenforce 0

3、修改主机名

#以node1为例，其他三台分别设成node2、node3、node4

hostnamectl set-hostname node1

su #此处可以相当于刷新一下主机名

4、进行映射

#每台节点服务器都需要配置

echo “192.168.200.11 node1” >> /etc/hosts
echo “192.168.200.12 node2” >> /etc/hosts
echo “192.168.200.13 node3” >> /etc/hosts
echo “192.168.200.14 node4” >> /etc/hosts
在这里插入图片描述

5、磁盘分区

#此处可以使用脚本分区，四台node节点都需要进行

#!/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

----------脚本完成后----------

chmod +x /opt/fdisk.sh #赋予执行权限

sh fdisk.sh #执行脚本

df -h #查看是否挂载成功
在这里插入图片描述

6、GFS集群开局设置

#四台node节点按照同样配置即可

①解压软件包

#将gfsrepo 软件上传到/opt目录下并解压本地

unzip gfsrepo.zip

②配置GFS本地yum源

mkdir repo.bak #创建备份目录

mv *.repo repo.bak #将所有文件移动到备份目录

vim glfs.repo #编辑本地yumrepo文件

[glfs]

name=glfs

baseurl=file:///opt/gfsrepo

gpgcheck=0

enabled=1
在这里插入图片描述

③编译安装GFS

yum clean all && yum makecache

yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma

④启动服务

systemctl start glusterd.service
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service
在这里插入图片描述

7、添加节点到存储信任池中

#只需在一台node节点上做就行了

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

8、创建卷

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

9、部署客户端

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.bak

vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1

cd /opt

unzip gfsrepo.zip

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}
在这里插入图片描述

③配置/etc/hosts 文件

echo “192.168.200.11 node1” >> /etc/hosts
echo “192.168.200.12 node2” >> /etc/hosts
echo “192.168.200.13 node3” >> /etc/hosts
echo “192.168.200.14 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
在这里插入图片描述

#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

⑤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

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

⑥查看测试

在这里插入图片描述

三、GFS命令总结

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 192.168.200.11

#仅允许
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.200.* #设置192.168.200.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷（分布式复制卷）