GFS分布式文件系统概述以及集群部署
Posted 王大雏
tags:
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。
GFS分布式文件系统概述以及集群部署
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
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