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[系统运维]Gluster FS 分布式存储

文章目录

一、分布式文件系统介绍

分布式文件系统（Distributed File System）是指文件系统管理的物理存储资源并不直接与本地节点相连，而是分布于计算网络中的一个或者多个节点的计算机上。目前意义上的分布式文件系统大多都是由多个节点计算机构成，结构上是典型的客户机/服务器模式。流行的模式是当客户机需要存储数据时，服务器指引其将数据分散的存储到多个存储节点上，以提供更快的速度，更大的容量及更好的冗余特性。

二、GlusterFS概述

GlusterFS系统是一个可扩展的网络文件系统，具有高扩展性、高可用性、高性能、可横向扩展等特点，并且其没有元数据服务器的设计，让整个服务没有单点故障的隐患。

三、GFS 专业术语

brick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（类比EXT4），“这是一个伪文件系统”：以本地文件系统为例，用户想要读写一个文件，会借助于EXT4文件系统，然后把数据写在磁盘上，而如果是远端的GFS，客户端的请求则应该交给FUSE（伪文件系统），就可以实现跨节点存储在GFS上
FUSE（用户空间的文件系统）伪文件系统 用户端的交互模块
VFS（虚拟端口）：内核态的虚拟文件系统，用户是先提交请求交给VFS 然后VFS交给FUSE 再交给GFS客户端，最后由客户端交给远端的存储

四、工作流程

在这里插入图片描述

客户端在本地发出读写请求，然后交由VFS 的API接受请求，接受请求后会交给FUSE（内核伪文件系统），FUSE可以模拟操作系统，所以可以对文件系统进行转存（交给GFS客户端），转存的设备位置为：/dev/fuse(用于传输的设备-虚拟设备文件)，client 会根据配置文件对数据进行处理，然后再通过TCP/ib/rdma 网络发送到GFS服务端，并且将数据写到服务器存储设备上。

五、GlusterFS 支持卷的类型

  • 基本卷
    • distribute volume：分布式卷
      • 文件通过HASH算法分布到所有Brick Server上，一个节点的磁盘损坏，数据丢失
    • stripe volume：条带卷
      • 文件被分成数据块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
    • replica volume：复制卷
      • 将文件同步到多个Brick Server上，使其具备多个文件副本，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。
  • 复合卷
    • distribute stripe volume：分布式条带卷
      • 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卷的特点。
    • distribute replica volume：分布式复制卷
      • 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
    • stripe replica volume：条带复制卷
      • 类似 RAID 10，同时具有条带卷和复制卷的 特点
    • distribute stripe replicavolume：分布式条带复制卷
      • 三种基本卷的复合卷，通常 用于类 Map Reduce 应用

六、实验

实验环境：所有节点添加四块磁盘
Node1节点：192.168.177.100
磁盘：/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
挂载点：/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1

Node2节点：192.168.177.110
磁盘：/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
挂载点：/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1

Node3节点：192.168.177.111
磁盘：/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
挂载点：/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1

Node4节点：192.168.177.130
磁盘：/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
挂载点：/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1

客户端节点：192.168.177.116

步骤一：环境准备：关闭防火墙、seLinux、ntp同步时钟(所有节点)

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
ntp ntp1.aliyun.com

步骤二：磁盘分区并挂载（所有node节点都做）
编辑分区挂载脚本

vim /opt/fdisk.sh
#!/bin/bash
#提示信息
echo "the disks exist list:"
#过滤出系统所带磁盘
fdisk -l |grep '磁盘 /dev/sd[a-z]'    
echo "=================================================="
PS3="chose which disk you want to create:"
##选择需要创建的磁盘编号
select VAR in `ls /dev/sd*|grep -o 'sd[b-z]'|uniq` quit   
do
    case $VAR in
    sda)
        #本地磁盘就退出case语句
        fdisk -l /dev/sda   
        break ;;
    sd[b-z])
        #免交互磁盘分区
        echo "n    ##创建磁盘
                p
                
                
           
                w"  | fdisk /dev/$VAR
 
		#格式化文件系统
        mkfs.xfs -i size=512 /dev/${VAR}"1" &> /dev/null    
		#创建挂载目录
        mkdir -p /data/${VAR}"1" &> /dev/null
		#永久挂载
        echo -e "/dev/${VAR}"1" /data/${VAR}"1" xfs defaults 0 0\n" >> /etc/fstab
		#使得挂载生效
        mount -a &> /dev/null
        break ;;
    quit)
        break;;
    *)
        echo "wrong disk,please check again";;
    esac
done

chmod +x /opt/fdisk.sh //给与执行权限
cd /opt/
./fdisk.sh //依次执行4次，分别将对应的磁盘挂载到对应的挂载点。示例：/dev/sdb1 --> /data/sdb1

步骤三：修改主机名，并添加映射（所有节点都做）

//以Node1节点为例：
hostnamectl set-hostname node1
echo "192.168.177.100 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.177.110 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.177.111 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.177.130 node4" >> /etc/hosts
echo "192.168.177.116 client" >> /etc/hosts

步骤四：安装并启动GlusterFS（所有node做）
提前上传软件库gfsrepo到opt目录下

//备份yum源的repo文件
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak

//解压
unzip gfsrepo.zip
//配置本地yum源
vim /etc/yum.repos.d/glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1
//重建yum源缓存
yum clean all && yum makecache

//安装需要的组件
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma

在这里插入图片描述
如果yum安装的时候报以上错误，是因为高低版本不兼容导致，手动卸载（又几个卸载几个）
例如上图的 glusterfs-libs-3.12.2-18.e17.x86_64 就需要手动卸载
rpm卸载需要忽略依赖关系，使用 --nodeps
示例：rpm -e --nodeps glusterfs-libs

//启动、开机自启并查看运行状态
systemctl start glusterd.service 
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service

步骤五：添加节点到存储信任池中（在 node1 节点上操作）

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

步骤六：在每个Node节点上查看群集状态

gluster peer status

在这里插入图片描述
步骤七：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)
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
gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb1 force	
#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

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
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、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
gluster volume start rep-volume
gluster volume info rep-volume

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
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

5、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

6、查看
查看卷列表

gluster volume list

步骤八：部署 Gluster 客户端
安装客户端软件，提前将gfsrepo 软件上传到/opt目下

cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak

本地yum源配置

vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1

yum clean all && yum makecache

安装客户端需要的模块

yum -y install glusterfs glusterfs-fuse

创建挂载目录

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

配置 /etc/hosts 文件

echo "192.168.226.128 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.226.129 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.226.130 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.226.131 node4" >> /etc/hosts
echo "192.168.226.132 client" >> /etc/hosts

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
//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
创建空文件

cd /opt
dd if=/dev/zero of=/opt/demo1.log bs=1M count=20
dd if=/dev/zero of=/opt/demo2.log bs=1M count=20
dd if=/dev/zero of=/opt/demo3.log bs=1M count=20
dd if=/dev/zero of=/opt/demo4.log bs=1M count=20
dd if=/dev/zero of=/opt/demo5.log bs=1M count=20

把创建的所有文件分别存到不同的卷中

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、查看分布式卷的文件分布：node1(/data/sdb1)、node2(/data/sdb1)
在这里插入图片描述
数据没有被分片，分别存储在node1(/data/sdb1)、node2(/data/sdb1)

2、查看条带卷的文件分布：node1(/data/sdc1)、node2(/data/sdc1)
在这里插入图片描述
数据被分片50%，平均的存储在 node1(/data/sdc1)、node2(/data/sdc1)

3、查看复制卷的文件分布：node3(/data/sdb1)、node4(/data/sdb1)
在这里插入图片描述
数据没有被分片 有副本 有冗余

4、查看分布式条带卷的文件分布：node1(/data/sdd1)、node2(/data/sdd1)、node3(/data/sdd1)、node4(/data/sdd1)
在这里插入图片描述
数据被分片50% 没副本 没冗余

5、查看分布式复制卷的文件分布：node1(/data/sde1)、node2(/data/sde1)、node3(/data/sde1)、node4(/data/sde1)
在这里插入图片描述
数据没有被分片 有副本 有冗余

破坏性测试

挂起 node2 节点，在客户端上查看文件是否正常
1、分布式卷数据查看，发现客户端少了demo5.log，这个文件按原本是在node2节点上的。
在这里插入图片描述
2、条带卷数据查看，因为条带卷将数据分片，此时的文件是不完整的，所以读取不到
在这里插入图片描述
3、复制卷数据查看，数据完整，因为有冗余
在这里插入图片描述
4、分布式条带卷数据查看，只有demo5.log，因为又做了分布式，又做了分片，而demo5.log这个文件是分片又分布在 node3和node4节点上，所以他的数据是完整的，可以看到，而node2节点故障，node1上的文件数据是不完整的，所以无法读取。
在这里插入图片描述
5、分布式复制数据查看，数据完整，具有冗余性
在这里插入图片描述
挂起 node2 和 node4 节点，在客户端上查看文件是否正常
6、再一次查看分布式条带卷数据，这一次demo5.log的文件也不完整了，所有所有数据都无法读取
在这里插入图片描述
7、查看分布式复制卷数据，依然是读取到数据的
在这里插入图片描述
通过以上的实验可以看出，凡是带复制的，数据都是比较安全的

其他的维护命令

查看GlusterFS卷
gluster volume list
查看所有卷的信息
gluster volume info
查看所有卷的状态
gluster volume status
停止一个卷
gluster volume stop dis-stripe
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
设置卷的访问控制
仅拒绝
gluster volume set dis-rep auth.deny 192.168.226.100
仅允许
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.226.* #设置192.168.226.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷（分布式复制卷）
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加:2021-08-12 17:05:23  更:2021-08-12 17:06:20 
 
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