目录

一.文件系统简介

1.文件系统的组成

2.文件系统的作用

3.文件系统的挂载使用

二.GlusterFS概述

1.GlusterFS是什么？

2.GlusterFS的特点

3.GlusterFS术语介绍

3.1 Brick（存储块）

3.2 Volume（逻辑卷）

3.3 FUSE

3.4 VFS（虚拟端口）

3.5 Glusterd（后台管理进程）

4.GlusterFs采用架构

二.GlusterFS的工作流程

三.弹性HASH算法

四.GlusterFS的卷类型

1.分布式卷（Distribute volume）

2.条带卷（Stripe volume）

3.复制卷（Replica volume）

4.分布式条带卷（Distribute Stripe volume）

5.分布式复制卷（Distribute Replica volume）

6.条带复制卷（Stripe Replica volume）

7.分布式条带复制卷（Distribute Stripe Replicavolume）

五.部署GlusterFS集群

六.创建GlusterFS卷

七.部署客户端并创建测试文件

八.查看卷对应磁盘中的测试文件

九.破坏性测试

十.常用GlusterFS卷维护命令

一.文件系统简介

1.文件系统的组成

2.文件系统的作用

• 从系统角度来看，文件系统时对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统
• 主要负责为用户建立文件、存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取

3.文件系统的挂载使用

• 除跟文件系统以外的文件系统创建后要使用需要先挂载至挂载点后才可以被访问
• 挂载点即分区设备文件关联的某个目录文件
• 类比NFS（外部的文件系统），使用挂载的方式才可以让本地系统来使用外部的文件系统的功能
• 例如：配置永久挂载时，我们会写入挂载点与挂载目录，还有文件系统的名称（xfs），文件类型格式等。我们在远程跨服务器使用GFS分布式文件系统，挂载时也需要指定其文件格式（GlusterFS）

二.GlusterFS概述

1.GlusterFS是什么？

• 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。

• 传统的分布式文件系统大多通过元服务器来存储元数据，元数据包含存储节点上的目录信息、目录结构等。这样的设计在浏览目录时效率高，但是也存在一些缺陷，例如单点故障。一旦元数据服务器出现故障，即使节点具备再高的冗余性，整个存储系统也将崩溃。而GlusterFS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。

• 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。

• GFS由三个组件组成：
  ①存储服务器（Brick Server）
  ② 客户端（不在本地）（且有客户端，也会有服务端，这点类似于 NFS，但是更为复杂）
  ③ 存储网关（NFS/Samaba）

• 无元数据服务器：
  元数据是核心，描述对象的信息，影响其属性；
  例如NFS，存放数据本身，是一个典型的元数据服务器可能存在单点故障，故要求服务器性能较高，服务器一旦出现故障就会导致数据丢失；
  反过来看，无元数据服务不会有单点故障。
  那么数据存放在哪里呢？会借用分布式的原则，分散存储，不会有一个统一的数据服务器

2.GlusterFS的特点

扩展性和高性能
GlusterFS利用双重特性来提供高容量存储解决方案。
（1）Scale-Out架构允许通过简单地增加存储节点的方式来提高存储容量和性能（磁盘、计算和I/O资源都可以独立增加），支持10GbE和 InfiniBand等高速网络互联。
（2）Gluster弹性哈希（ElasticHash）解决了GlusterFS对元数据服务器的依赖，改善了单点故障和性能瓶颈，真正实现了并行化数据访问。GlusterFS采用弹性哈希算法在存储池中可以智能地定位任意数据分片（将数据分片存储在不同节点上），不需要查看索引或者向元数据服务器查询。

高可用性
GlusterFS可以对文件进行自动复制，如镜像或多次复制，从而确保数据总是可以访问，甚至是在硬件故障的情况下也能正常访问。
当数据出现不一致时，自我修复功能能够把数据恢复到正确的状态，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。
GlusterFS可以支持所有的存储，因为它没有设计自己的私有数据文件格式，而是采用操作系统中主流标准的磁盘文件系统（如EXT3、XFS等）来存储文件，因此数据可以使用传统访问磁盘的方式被访问。

全局统一命名空间
分布式存储中，将所有节点的命名空间整合为统一命名空间，将整个系统的所有节点的存储容量组成一个大的虚拟存储池，供前端主机访问这些节点完成数据读写操作。

弹性卷管理
GlusterFS通过将数据储存在逻辑卷中，逻辑卷从逻辑存储池进行独立逻辑划分而得到。
逻辑存储池可以在线进行增加和移除，不会导致业务中断。逻辑卷可以根据需求在线增长和缩减，并可以在多个节点中实现负载均衡。
文件系统配置也可以实时在线进行更改并应用，从而可以适应工作负载条件变化或在线性能调优。

基于标准协议
Gluster 存储服务支持 NFS、CIFS、HTTP、FTP、SMB 及 Gluster原生协议，完全与 POSIX 标准（可移植操作系统接口）兼容。
现有应用程序不需要做任何修改就可以对Gluster 中的数据进行访问，也可以使用专用 API 进行访问。

3.GlusterFS术语介绍

3.1 Brick（存储块）

实际存储用户数据的服务器

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：192.168.79.210:/data/mydir/

3.2 Volume（逻辑卷）

3.3 FUSE

3.4 VFS（虚拟端口）

3.5 Glusterd（后台管理进程）

gluster volume create dis-volume server1:/dirl server2:/dir2 server3:/dir3

2.条带卷（Stripe volume）

• 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

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:/dirl 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RAID1，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。
• 复制卷具备冗余性，即使一个节点损坏，也不影响数据的正常使用。但因为要保存副本，所以磁盘利用率较低。

示例原理

File1 同时存在Server1和Server2，File2也是如此，相当于server2中的文件是Server1中文件的副本。

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，但复制数必须等于卷中Brick所包含的存储服务器数。
• 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：/dirl和Server2：/dir2两个Brick中

gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp serverl:/dirl server2:/dir2

4.分布式条带卷（Distribute Stripe volume）

• 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

创建了名为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 dis-stripe stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4

5.分布式复制卷（Distribute Replica volume）

• 兼顾分布式卷和复制卷的功能
• 用于需要冗余的情况

创建分布式复制卷

创建名为dis-rep的分布式条带卷，配置分布式复制卷时，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 dis-rep replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4

6.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。

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。

五.部署GlusterFS集群

1.环境准备（添加硬盘后记得scan扫描硬盘）

#扫描新增硬盘
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan;echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host1/scan;echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host2/scan

2.关闭所有节点服务器的防火墙和SElinux

systemctl stop firewalld
setenforce 0

3.由于节点服务器的操作都一样，这里我仅展示node1的操作步骤

3.1 编写脚本

[root@node1 ~] # 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

3.2 执行脚本并查看磁盘挂载情况

chmod +x /opt/fdisk.sh 
cd /opt/
./fdisk.sh 
mount -a
df -h
--------------------------------------------------------------------------
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点
...				 ...   ...   ...    ...
/dev/sdb1        20G   33M   20G    1% /data/sdb1
/dev/sdc1        20G   33M   20G    1% /data/sdc1
/dev/sdd1        20G   33M   20G    1% /data/sdd1
/dev/sde1        20G   33M   20G    1% /data/sde1

3.3 添加临时DNS域名解析

echo "192.168.79.210 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.79.220 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.79.230 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.79.240 node4" >> /etc/hosts
cat /etc/hosts

 3.4 放入gfsrepo.zip安装包解压，然后创建glfs.repo配置文件

cd /opt
rz -E
tar zxf gfsrepo.zip.tar 
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak      #如果有，则无需创建
mv * repos.bak/
ls
##应该剩下repos.bak

#创建glfs.repo配置文件内容如下
vim glfs.repo			
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1

yum clean all && yum makecache

3.5 安装gfs相关程序，然后开启服务

yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
systemctl start glusterd.service 
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service

 4.添加节点到存储信任池中（在任意一个节点上操作即可，此处在node1）

#只要在一台Node节点上添加其它节点即可
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

六.创建卷

1.操作均在node1，要求规划如下

2.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

3.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

#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        

4.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

#启动复制卷
gluster volume start rep-volume  

#查看复制卷信息     
gluster volume info rep-volume       

5. 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

6.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	

10.查看当前所有卷的列表 

七.部署客户端并创建测试文件

1.关闭防火墙和SElinux

systemctl stop firewalld
setenforce 0

2.放入压缩包并解压

cd /opt/
rz -E
tar zxf gfsrepo.zip.tar

 3.备份之前的本地yum源，创建glfs源

cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak               #若已存在，则无需再创建
mv * 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

 4.创建目录（用于后面挂载），添加DNS临时域名解析

#创建挂载目录
mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
ls /test

#配置 /etc/hosts 文件
echo "192.168.79.210 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.79.220 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.79.230 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.79.240 node4" >> /etc/hosts	
cat /etc/hosts

5.挂载之前创建的卷

#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 -h

#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
mount -a

此处演示为临时挂载 

6.使用dd命令从/dev/zero文件中复制40M的数据到测试文件中

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

7.将测试文件分别复制到各个卷中

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/

八.查看卷对应磁盘中的测试文件

1.查看分布式文件分布（node1:/dev/sdb1、node2:/dev/sdb1）

#查看分布式文件分布					
[root@node1 opt]# ls -lh /data/sdb1    #数据没有被分片
 
[root@node2 ~]# ls -lh /data/sdb1

2.查看条带卷文件分布（node1:/dev/sdc1、node2:/dev/sdc1）

[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdc1					#数据被分片50% 没副本 没冗余
 
[root@node2 ~]# ls -lh /data/sdc1					#数据被分片50% 没副本 没冗余

3.查看复制卷文件分布（node3:/dev/sdb1、node4:/dev/sdb1）

[root@node3 ~]# ll -h /data/sdb1					#数据没有被分片 有副本 有冗余     
 
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdb1					#数据没有被分片 有副本 有冗余

4.查看分布式条带卷分布（node1:/dev/sdd1、node2:/dev/sdd1、node3:/dev/sdd1、node4:/dev/sdd1）

[root@node1 ~]# ll -h /data/sdd1					#数据被分片50% 没副本 没冗余
 
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdd1
 
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdd1
 
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdd1

5.查看分布式复制卷分布（node1:/dev/sde1、node2:/dev/sde1、node3:/dev/sde1、node4:/dev/sde1）

[root@node1 ~]# ll -h /data/sde1          #数据没有被分片 有副本 有冗余
 
[root@node2 ~]# ll -h /data/sde1
 
[root@node3 ~]# ll -h /data/sde1
 
[root@node4 ~]# ll -h /data/sde1

九.破坏性测试

1.挂起 node2 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障（node2：192.168.79.220）

#关闭服务
[root@node2 ~]# systemctl stop glusterd.service 
或
#关机
[root@node2 ~]# init 0 

2.在客户端上查看文件是否正常（客户端：192.168.79.250）

2.1 查看分布式卷数据

ll /test/dis/		
#在客户机上发现少了demo5.log文件，这个是在node2上的

2.2 查看条带卷数据

cd /test/stripe/      
ll
#数据都没了，条带卷不具备冗余性

3.再挂起 node4 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障（node4：192.168.79.240）

#关闭服务
[root@node4 ~]# systemctl stop glusterd.service 
或
#关机
[root@node4 ~]# init 0 

3.1 查看复制卷数据

ll /test/rep/		
#在客户机上测试正常 数据有

3.2 查看分布式条带卷数据

ll /test/dis_stripe/		
#不具备冗余，测试没有数据 

3.3 查看分布式复制卷数据

ll /test/dis_rep/
#在客户机上测试正常 有数据

十.常用GlusterFS卷维护命令

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.deny 192.168.80.100

#仅允许

gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.79.*	  
#设置192.168.79.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷（分布式复制卷）