存储系统类型 | 存储技术 |
---|---|
块存储 | 硬盘 |
文件存储 | NFS、SISC、FTP |
对象存储 | OSS、S3(公有云) |
分布式存储 | GFS、MFS、Ceph、FastdFs |
分布式存储优点:
- 增加存储容量
- 加快读写效率
- 保证文件高可用
GlusterFS简介
GlusterFS:
- 而Glusteres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。(不存在元服务器单点故障的问题)
- 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。
- 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。
命名空间:可以理解为目录,一个目录就是一个命名空间。同一个命名空间内不能存在2个相同名称的文件。
GlusterFS特点
扩展性、高性能 (磁盘、计算和I/O资源都可以独立增加)
高可用性 自动复制,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
全局统一命名空间
弹性卷管理---->云的特性:水平(实例数)、垂直(硬件性能) 数据储存在逻辑卷
基于标准协议
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 192.168.41.46:/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
通过对模块的组合,实现复杂的功能 例如 Replicate 模块可实现 RAID1,Stripe 模块可实现 RAID0, 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 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。
(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,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。
(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)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
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
分布式卷(fastdfs和gfs搭建)
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
分布式卷的特点
●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serverl:/dir1、server2:/dir2 和 server3:/dir3中。
gluster volume create dis-volume server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3
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
条带卷的特点
●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
#注意:分片数量需要是brick的倍数。
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
复制卷的特点
●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
#replica 2 :复制数,一般要等于brick的数量。
#transport tcp :通过tcp协议进行传输。
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:
gluster volume create dis-stripe stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4 #文件先分布存储,之后再分块存储。
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 se
条带复制卷(Stripe Replica volume)
类似 RAID 10,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。
部署 GlusterFS 群集
实验环境:
Node3节点:node1/192.168.91.106 磁盘:/dev/sdb1 挂载点:/data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node4节点:node2/192.168.91.107 磁盘:/dev/sdb1 挂载点:/data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node5节点:node3/192.168.91.108 磁盘:/dev/sdb1 挂载点:/data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node6节点:node4/192.168.91.109 磁盘:/dev/sdb1 挂载点:/data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
1)四台节点均需要添加四块磁盘
2)写一个脚本,批量分区、格式化、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
#先在一个节点上操作,之后通过scp命令将脚本传给其他主机,统一执行。
3)4个节点配置/etc/hosts文件
#配置/etc/hosts文件,添加所有主机的映射关系
echo "192.168.91.106 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.91.107 node4" >> /etc/hosts
echo "192.168.91.108 node5" >> /etc/hosts
echo "192.168.91.109 node6" >> /etc/hosts
4)安装、启动GlusterFS
#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
故障原因是版本过高导致
yum remove glusterfs-api.x86_64 glusterfs-cli.x86_64 glusterfs.x86_64 glusterfs-libs.x86_64 glusterfs-client-xlators.x86_64 glusterfs-fuse.x86_64 -y
systemctl start glusterd.service
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service
5)添加节点到存储信任池中(在 node1 节点上操作)
添加集群信任池,node1-node4 之间添加互信关系。将其他节点加入到我的存储池中。只要在一台Node节点上添加其它节点即可。
#只要在一台Node节点上添加其它节点即可
gluster peer probe node3
gluster peer probe node4
gluster peer probe node5
gluster peer probe node6
#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)、node3(/data/sdb1)、node4(/data/sdb1) |
stripe-volum | 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)node1 - node4,/dev/sdb1,分布式卷
#创建分布式卷
gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb1 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force
#查看卷列表
gluster volume list
#启动新建的分布式卷
gluster volume start dis-volume
#查看卷信息
gluster volume info dis-volume
2)node1 - node2,/dev/sdc1,条带卷
条带数要等于brick数量。
#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)node3 - node4,/dev/sdc1,复制卷
复制数等于brick数量。
#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)node1 - node4,/dev/sdd1,分布式条带卷
brick数量必须是条带的2倍及以上。
#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
复制代码
5)node1 - node4,/dev/sde1 分布式复制卷
brick数量必须是复制数的2倍及以上。
#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
部署 Gluster 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
yum clean all && yum makecache
yum -y install glusterfs glusterfs-fuse
复制代码
2)配置 /etc/hosts 文件
echo "192.168.41.41 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.41.42 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.41.43 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.41.44 node4" >> /etc/hosts
3)创建挂载目录
mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
ls /test
复制代码
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
df -Th
#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
测试 Gluster 文件系统
1)客户端操作,卷中写入文件
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 /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_rep/
2)查看文件分布
#1、查看分布式文件分布
[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdb1 #数据没有被分片
总用量 160M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo4.log
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdb1
总用量 40M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo5.log
#2、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
总用量 101M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdc1 #数据被分片50%,没副本,没冗余
总用量 101M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log
#3、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
总用量 201M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo5.log
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdb1 #数据没有被分片,有副本,有冗余
总用量 201M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo5.log
#4、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
总用量 81M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 81M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 21M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 21M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log
#5、查看分布式复制卷分布 #数据没有被分片,有副本,有冗余
[root@node1 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 161M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo4.log
[root@node2 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 161M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo4.log
[root@node3 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 41M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo5.log
[root@node4 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 41M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo5.log
破坏性测试
#1、挂起 node2 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障
[root@node2 ~]# systemctl stop glusterd.service
#2、在客户端上查看文件是否正常
#分布式卷数据查看
[root@localhost test]# ll /test/dis/ #在客户机上发现少了demo5.log文件,这个是在node2上的
总用量 163840
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo1.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo2.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo3.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo4.log
#条带卷
[root@localhost test]# cd /test/stripe/ #无法访问,条带卷不具备冗余性
[root@localhost stripe]# ll
总用量 0
#分布式条带卷
[root@localhost test]# ll /test/dis_stripe/ #无法访问,分布条带卷不具备冗余性
总用量 40960
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo5.log
#分布式复制卷
[root@localhost test]# ll /test/dis_rep/ #可以访问,分布式复制卷具备冗余性
总用量 204800
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo4.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo5.log
#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 /test/rep/ #在客户机上测试正常,数据有
总用量 204800
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo5.log
#测试分布式条卷是否正常
[root@localhost dis_stripe]# ll /test/dis_stripe/ #在客户机上测试没有数据
总用量 0
#测试分布式复制卷是否正常
[root@localhost dis_rep]# ll /test/dis_rep/ #在客户机上测试正常,有数据
总用量 204800
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo4.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo5.log
其他命令
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.deny 192.168.41.46
#仅允许
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.41.*
#设置192.168.41.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷(分布式复制卷)