GFS分布式文件系统

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replicate：复制功能

网络层

Gige（千兆网/千兆接口）
TCP/IP（网络协议）
InfiniBand（网络协议）：与TCP/IP相比，TCP/IP具有转发丢失数据包的特性，基于此通信协议可能导致通信变慢，而IB使用基于信任的、流控制的机制来保证连接完整性
RDMA（Remote Direct Memory Access，远程直接数据存取）负责数据传输。功能：为了解决传输过程中客户端与服务器端数据处理的延迟

Server服务端

1、GlusterFS采用模块化、堆栈式的架构，可通过灵活的配置支持高度定制化的应用环境，比方大文件存储、海量小文件存储、云存储、多传输协议应用等。

2、每一个功能以模块形式实现，然后以积木方式进行简单的组合，就可以实现复杂的功能。比方，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，同一时候获得高性能和高可靠性。

3、然后以请求的方式与客户端进行交互，客户端与服务端进行交互时，通过posix来解决出现的系统兼容性问题，让客户端的命令通过posix过滤后可以在服务端执行

posix（可移植操作系统接口）：解决客户端与服务端系统兼容性问题
Brick：块存储

5.GlusterFS 的工作流程

在这里插入图片描述

  • (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VES 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clusterFS Server，并且将数据写入到服务器存储设备上。

后端存储如何定位文件

使用弹性HASH算法
为了解决分布式文件数据索引、定位的复杂程度，而使用弹性HASH算法来解决数据定位、索引、寻址的功能

先通过HASH算法对数据可以得到一个值
该值有2的32次方个组合
每个数据对应了0-2的32次方的一个值
通常情况下，不同数据得到的值是不同的
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。

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。

(1)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clusterFS 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。

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

创建命令

  • 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

（2）条带卷（默认）

类似RAID 0，文件被分成数据库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

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

创建命令

  • 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

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

（3）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

创建命令
#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

（4）分布式条带卷（Distribute Stripe volume）

Brick Server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的特点

创建命令

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

（5）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

创建命令

  • 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复制数的倍数(>=2倍)


gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4

（6）条带复制卷（Stripe Replca volume）

类似RAID 10，同时具有条带卷和复制卷的特点

（7）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

相关维护命令

1、查看GlusterFS卷

gluster volume list

2、查看所有卷的信息

glustert volume info

3、查看所有卷的状态

gluster volume status

4、停止一个卷

gluster volume stop dis-sttipe

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 192.168.163.100

仅允许

gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.163.*	  #设置192.168.163.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷（分布式复制卷）

三、GFS部署

节点名称ip地址磁盘挂载点
Node1节点192.168.10.5/dev/sdb1/dev/sdc1/dev/sdd1/dev/sde1/data/sdb1/data/sdc1/data/sdd1/data/sde1
Node2节点192.168.10.6/dev/sdb1/dev/sdc1/dev/sdd1/dev/sde1/data/sdb1/data/sdc1/data/sdd1/data/sde1
Node3节点192.168.10.7/dev/sdb1/dev/sdc1/dev/sdd1/dev/sde1/data/sdb1/data/sdc1/data/sdd1/data/sde1
Node4节点192.168.10.80/dev/sdb1/dev/sdc1/dev/sdd1/dev/sde1/data/sdb1/data/sdc1/data/sdd1/data/sde1
客户端192.168.10.90

关防火墙（所有节点和客户端）

systemctl stop firewalld
setenforce 0

节点进行磁盘分区、挂载

Node1节点：192.168.10.5
Node2节点：192.168.10.6
Node3节点：192.168.10.7
Node4节点：192.168.10.80

这里使用node1作为示范，用脚本对磁盘进行操作

vim 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 fdisk.sh
./fdisk.sh

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

配置/etc/hosts文件

Node1节点：192.168.10.5
Node2节点：192.168.10.6
Node3节点：192.168.10.7
Node4节点：192.168.10.80

echo "192.168.10.5 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.10.6 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.10.7 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.10.80 node4" >> /etc/hosts

在这里插入图片描述

安装、启动GlusterFS

Node1节点：192.168.10.5
Node2节点：192.168.10.6
Node3节点：192.168.10.7
Node4节点：192.168.10.80

#将软件包放入opt目录下
cd /opt
unzip gfsrepo.zip 

cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repos.bak
mv * repos.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-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma

systemctl start glusterd.service
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

添加节点创建集群

Node1节点：192.168.10.5
添加节点到存储信任池中

gluster peer probe node1
gluster peer probe node2
gluster peer probe node3
gluster peer probe node4

#查看群集状态（可以在每个节点上使用）
gluster peer status

在这里插入图片描述

根据规划创建卷

创建卷只需要在一台节点上创建即可
根据以下规划创建卷：

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

创建分布式卷

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

创建条带卷

 gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/data/sdc1 node2:/data/sdc1 force

启动新建条带卷

 gluster volume start stripe-volume

查看创建条带卷信息

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

创建复制卷

gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force

启动新复制卷

gluster volume start rep-volume

查看创建的复制卷信息

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

创建分布式条带卷

gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/data/sdd1 node2:/data/sdd1 node3:/data/sdd1 node4:/data/sdd1 force

启动新建分布式条带卷

gluster volume start dis-stripe

查看创建分布式条带卷信息

gluster volume info dis-stripe

在这里插入图片描述

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

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

启动新建分布式复制卷

gluster volume start dis-rep
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