目录

1.什么是GFS文件系统

2.分布式文件系统的特点

3.GFS术语

4.gfs卷的分类

4.1分布式卷

4.2条带卷

4.2复制卷

4.4分布式条带卷

4.5分布式复制卷

4.6条带式复制卷

4.7分布式条带复制卷

5．GlusterFS 的工作流程

6．弹性 HASH 算法

7.部署 GlusterFS 群集

7.1 准备环境

7.2 编写磁盘分区脚本

7.3 修改主机名，配置/etc/hosts文件

7.4 安装GlusterFS

7.5  添加节点到存储信任池中

7.6 创建卷

7.6.1 创建分布式卷

 7.6.2 创建条带卷

 7.6.3 创建复制卷

 7.6.4 创建分布式条带卷

 7.6.5 创建分布式复制卷

 7.7 配置客户端

 7.8 测试 Gluster 文件系统

开源的分布式文件系统。

没有元数据服务器组件，有助于提升整个系统的性能、可靠性和稳定性

2.分布式文件系统的特点

1. 拓展性和高性能
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

3.GFS术语

• brick（存储块）：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供的存储目录。
• Volume（逻辑卷）：一个逻辑卷是一组 Brick 的集合。卷是数据存储的逻辑设备，类似于 LVM 中的逻辑卷。大部分 Gluster 管理操作是在卷上进行的。
• FUSE：是一个内核模块，允许用户创建自己的文件系统，无须修改内核代码。
• VFS：内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口。
• Glusterd：在存储群集中的每个节点上都要运行。

4.gfs卷的分类

4.1分布式卷

文件通过 HASH 算法分布到所有 Brick Server 上，这种卷是 GlusterFS 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 RAID0， 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。

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 server3:/dir3

4.2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 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，但是不具备冗余性。

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:/dir1 server2:/dir2

4.2复制卷

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。

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

4.4分布式条带卷

兼顾分布式卷和条带卷的功能

主要用于大文件访问

至少需要4台服务器 ​

创建一个名为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）。 Brick 的数量是 4（Server1:/dir1、Server2:/dir2、Server3:/dir3 和 Server4:/dir4），条带数为 2（stripe 2）

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

4.5分布式复制卷

兼顾分布式和复制卷的功能

用于需要冗余的数据

#创建一个名为dis-rep的分布式复制卷，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）。Brick 的数量是 4（Server1:/dir1、Server2:/dir2、Server3:/dir3 和 Server4:/dir4），复制数为 2（replica 2）

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

4.6条带式复制卷

类似 RAID 10，同时具有条带卷和复制卷的特点。

4.7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。

5．GlusterFS 的工作流程

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 VFS 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 GlusterFS Server，并且将数据写入到服务器存储设备上。

6．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。

7.部署 GlusterFS 群集

7.1 准备环境

节点名	地址	磁盘	挂载点
node1	192.18.112.97	/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1	/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1
node2	192.18.112.99	/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1	/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1
node3	192.18.112.100	/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1	/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1
node4	192.18.112.101	/dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1	/data/sdb1 /data/sdc1 /data/sdd1 /data/sde1

7.2 编写磁盘分区脚本

vim /opt/fdisk.sh
#!/bin/bash
NEWDEV=`ls /dev/sd* | grep -o 'sd[b-z]' | uniq`
#提取磁盘名称

for VAR in $NEWDEV
do
   echo -e "nnpnnnnwn" | fdisk /dev/$VAR &> /dev/null
   #免交互分区
 
   mkfs.xfs /dev/${VAR}"1" &> /dev/null
   #格式化

   mkdir -p /data/${VAR}"1" &> /dev/null
   #创建挂载目录

   echo "/dev/${VAR}"1" /data/${VAR}"1" xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
   #永久挂载
done
mount -a &> /dev/null

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

7.3 修改主机名，配置/etc/hosts文件

在各个节点进行相同配置

#以Node1节点为例：
hostnamectl set-hostname node1
su

echo "192.168.112.97 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.99 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.100 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.101 node4" >> /etc/hosts

7.4 安装GlusterFS

在各个节点上进行配置

#将gfsrepo 软件上传到/opt目录下
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak

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

yum clean all && yum makecache

#yum -y install centos-release-gluster			#如采用官方 YUM 源安装，可以直接指向互联网仓库
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma

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

7.5  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

查看gluster 集群状态

gluster peer status

7.6 创建卷

7.6.1 创建分布式卷

分布式卷包括：

• 节点1:/data/sdb1
• 节点2:/data/sdb1
• 节点3:/data/sdb1
• 节点4:/data/sdb1

gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb2 node3:/data/sdb3 node3:/data/sdb4 force                                  

查看已创建卷的列表

gluster volume list

 启动分布式卷及查看详细信息

gluster volume start dis-volume

gluster volume info dis-volume

 7.6.2 创建条带卷

gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/data/sdc1 node2:/data/sdc1 force
#创建条带卷
gluster volume start stripe-volume
#启动条带卷
gluster volume info stripe-volume
#查看详情

 7.6.3 创建复制卷

gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force
#创建
gluster volume start rep-volume
#启动
gluster volume info rep-volume
#查看详情

 7.6.4 创建分布式条带卷

gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/data/sdd1 node2:/data/sdd1node3:/data/sdd1 node4:/data/sdd1 force
#创建
gluster volume start dis-stripe
#启动
gluster volume info dis-stripe
#查看

 7.6.5 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
#创建
gluster volume start dis-rep
#启动
gluster volume info dis-rep	
#查看

 最后查看一下刚刚创建的卷

 7.7 配置客户端

安装软件，并将节点1创建的卷 ，挂载到客户端服务器

1．安装客户端软件
#将gfsrepo 软件上传到/opt目下 
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo 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

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

3．配置 /etc/hosts 文件
echo "192.168.112.97 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.99 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.100 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.112.101 node4" >> /etc/hosts	

4．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

 7.8 测试 Gluster 文件系统

1．卷中写入文件，客户端操作
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 /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