GFS分布式文件系统概述以及集群部署

Posted 王大雏

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了GFS分布式文件系统概述以及集群部署相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一、GlusterFS概述

  • 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
  • 没有元数据服务器组件,这有助于提升整个系统的性能、可靠性和稳定性

1、文件系统组成

  • 文件系统接口(API)
  • 对对象管理的软件集合
  • 对象及属性

2、文件系统的作用

  • 从系统角度来看,文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和备份
  • 负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统
  • 具体地说,它负责为用户建立文件、存入、读出、修改、转储文件、控制文件的存储

3、专业术语

  • 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(类别EXT4),”这是一个伪文件系统“,用户端的交换模块
  • VFS(虚拟端口)内核态的虚拟文件系统,用户是提交请求给VFS 然后VFS交给FUSH,再交给GFS客户端,最后由客户端交给远端的存储
  • Glusterd(服务)是运行再存储节点的进程(客户端运行的是gluster client)GFS使用过程中整个GFS之间的交换由Gluster client 和glusterd完成

4、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
  • 通过两者的组合可实现RAID10和RAID01,同时获得更高的性及可靠的RAID0

缺少一点

二、GFS特点

  • 【1】扩展性和高性能
  • 【2】高可用性
  • 【3】全局统一命名空间
  • 【4】弹性卷管理
  • 【5】基于标准协议

三、GFS工作原理

缺少一点

  • 【1】外来请求通过挂载点时,linux 系统内核通过VFS接口,把请求发送到FUSE
  • 【2】FUSE将数据交给内存的/dev/fuse,然后递交到GFS客户端
  • 【3】GFS客户端对数据进行处理,并通过网络协议(如TCP、IB等),传输到GFS服务端
  • 【4】GFS服务端接收到数据后,通过VFS接口,对数据进行相应的转存处理

在这里插入图片描述

四、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为的整数范围的hash值,假设逻辑卷中有N哥存储单位Brick,则32为的整数范围将被划分为N哥连续的子空间,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为整数空间定位数据所在的Brick。

弹性HASH算法的优点

缺少一点

五、GFS卷

1、GFS卷类型

  • 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
  • 分布式条带数据卷

2、三大基本卷的特点

①、分布式卷

  • 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

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

示例原理

缺少

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

③、复制卷

  • 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

六、部署GFS集群

节点名称ip地址磁盘挂载点
Node1节点192.168.184.50/dev/sdb1
/dev/sdc1
/dev/sdd1
/dev/sde1
/data/sdb1
/data/sdc1
/data/sdd1
/data/sde1
Node2节点192.168.184.60/dev/sdb1
/dev/sdc1
/dev/sdd1
/dev/sde1
/data/sdb1
/data/sdc1
/data/sdd1
/data/sde1
Node3节点192.168.184.70/dev/sdb1
/dev/sdc1
/dev/sdd1
/dev/sde1
/data/sdb1
/data/sdc1
/data/sdd1
/data/sde1
Node4节点192.168.184.80/dev/sdb1
/dev/sdc1
/dev/sdd1
/dev/sde1
/data/sdb1
/data/sdc1
/data/sdd1
/data/sde1

1、部署节点集群

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0

#磁盘分区,并进行挂载
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
##

cd /opt
chmod +x fdisk.sh
./fdisk.sh

#配置各个节点的/etc/hosts文件(所有节点操作)
echo "192.168.184.50 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.184.60 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.184.70 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.184.80 node4" >> /etc/hosts

------------#安装、启动GFS(所有节点操作)------------
#讲gfsrepo软件上传到/opt目录下
unzip gfsrepo.zip
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.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

#添加DNS,进行时间同步
echo "nameserver 114.114.114.114" >> /etc/resolv.conf
ntpdate ntp1.aliyun.com

#添加节点到存储信任池中(在任意一个node中操作)
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

========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)

#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
gluster volume list
gluster volume start dis-volume
gluster volume info dis-volume

#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

#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

#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
gluster volume start dis-stripe
gluster volume info dis-stripe

#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
gluster volume start dis-rep
gluster volume info dis-rep 

2、部署客户端

cd /opt
unzip gfsrepo.zip 

cd /etc/yum.repos.d/
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-fuse

mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}

echo "192.168.184.50 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.184.60 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.184.70 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.184.80 node4" >> /etc/hosts

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 -h

3、正常测试

#客户端写入数据
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 demo* /test/dis
cp demo* /test/stripe/
cp demo* /test/rep/
cp demo* /test/dis_stripe/
cp demo* /test/dis_rep/

#查看文件分布
1、查看分布式文件分布
node1:ll -h /data/sdb1
node2:ll -h /data/sdb1
2、查看条带卷文件分布
node1:ll -h /data/sdc1
node2:ll -h /data/sdc1
3、查看复制卷文件分布
node3:ll -h /data/sdb1
node4:ll -h /data/sdb1
4、查看分布式条带卷分布
node1:ll -h /data/sdd1
node2:ll -h /data/sdd1
node3:ll -h /data/sdd1
node4:ll -h /data/sdd1
5、查看分布式复制卷分布
node1:ll -h /data/sde1
node2:ll -h /data/sde1
node3:ll -h /data/sde1
node4:ll -h /data/sde1

【1】node1

【2】node2

【3】node3

【4】node4

4、破坏性测试

  • node2和node4的服务器进行挂机来模拟故障,然后在客户端上查看其他服务器的文件是否正常
    ①、分布式卷数据(可查看,但缺少node2的demo5.log)

②、条带卷(不可查看,不具备冗余)

③、复制卷(可查看 ,有冗余)

④、分布式条带卷(不可查看,不具备冗余)

⑤、分布式复制卷(可查看 ,有冗余)

七、其他维护命令

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.allow 192.168.184.100

#仅允许
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.184.*	  
#设置192.168.184.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷(分布式复制卷)

八、gluster命令

gluster [参数]
常用参数说明
peer probe 节点添加节点
peer detach 节点删除节点
peer status 节点节点状态
volume start 卷名启动卷
volume stop 卷名停止卷
volume delete 卷名删除卷
volume list列出卷
volume info查看卷信息
volume status查看卷状态

总结

工作原理

  • 【1】外来请求通过挂载点时,linux 系统内核通过VFS接口,把请求发送到FUSE
  • 【2】FUSE将数据交给内存的/dev/fuse,然后递交到GFS客户端
  • 【3】GFS客户端对数据进行处理,并通过网络协议(如TCP、IB等),传输到GFS服务端
  • 【4】GFS服务端接收到数据后,通过VFS接口,对数据进行相应的转存处理

GFS特点

  • 【1】扩展性和高性能
  • 【2】高可用性
  • 【3】全局统一命名空间
  • 【4】弹性卷管理
  • 【5】基于标准协议

以上是关于GFS分布式文件系统概述以及集群部署的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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