GlusterFS分布式文件系统的卷类型及配置详解

Love The Way You Lie 2021-11-09 12:10 504阅读 0赞

> 博文大纲：  
> （一）GlusterFS相关概念。  
> （二）GlusterFS各种卷类型的部署及客户端挂载使用。  
> （三）GlusterFS维护命令。

**（一）GlusterFS相关概念：**

GlusterFS是一个开源的分布式文件系统，同时也是Scale-Out存储解决方案Gluster的核心，在存储数据方面有强大的横向扩展能力。GlusterFS主要由存储服务器、客户端及NFS/Samba存储网关（可选组件）组成。GlusterFS架构中最大的设计特点是没有元数据服务器组件，也就是说没有主/从服务器之分，每一个节点都可以是主服务器。

**1）Gluster相关参考文档如下（我下面的配置是基于本地yum配置的，若需要搭建最新版本，可直接按照下面的文档链接进行配置）：**

[Gluster官网][Gluster] ，[基于centos7/Redhat安装Gluster官方文档][centos7_Redhat_Gluster]

**2） GlusterFS相关术语：**

>  *  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。
>  *  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。
>  *  FUSE：是一个内核模块，允许用户自己创建文件系统，无须修改内核代码。
>  *  Glusterd（后台管理进程）：在存储群集中的每个节点上都要运行。
>  *  VFS：内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口。

**3）GlusterFS的卷类型：**

>  *  分布式卷：相当于Windows中的跨区卷，只是扩大了磁盘空间，不具有容错能力；
>  *  条带卷：相当于Windows中的带区卷，属于RAID 0级别，一份文件会在多个磁盘上进行读写，文件越大，读写效率越高，但不具有容错能力；
>  *  复制卷：相当于Windows中的镜像卷，属于RAID 1级别，具有容错能力，读性能高，但写性能下降，因为要将同一份文件同步写入在多个Brick上。
>  *  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。
>  *  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。
>  *  条带复制卷：类似于RAID 10，同时具备条带卷和复制卷的特点。
>  *  分布式条带复制卷：三种基本卷的复合卷，通常用于map reduce应用。

在以上几种卷类型中，有些可能无法理解透彻，但是没关系，在生产环境中，大多数公司考虑到磁盘的利用率，会使用RAID5，或者RAID 10，关于RAID 5卷的配置可以参考：[GlusterFS Dispersed Volume(纠错卷)总结][GlusterFS Dispersed Volume]。

**4）下面介绍GlusterFS一些卷类型的特点（不包括RAID5）：**

**1、分布式卷（类似Windows中的跨区卷）：**

分布式卷是GlusterFS的默认卷，在创建卷时，默认选项是创建分布式卷。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。

> 分布式卷具有如下特点：
> 
>  *  文件分布在不同的服务器，不具备冗余性。
>  *  更容易且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Windows中的带区卷，也称为RAID 0）：**

stripe模式相当于RAID 0，在该模式下，根据偏移量将文件分成N块（N个条带节点），轮询地存储在每个Brick Server节点。节点把每个数据块都作为普通文件存入本地文件系统，通过扩展属性记录总块数和每块的序号。在配置时指定条带数必须等于卷中Brick 所包含的存储服务器数，在存储大文件时，性能尤为突出，但是不具备冗余性。

>     条带卷具有如下特点：
> 
>  *  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（类似于Windows中的镜像卷，也称为RAID 1）**

复制模式，即同一文件保存一份或多份副本，每个节点上保存相同的内容和目录结构。复制模式因为要保存副本，所以磁盘利用率较低，如果多个节点上的存储空间不一致，那么将按照木桶效应取最低节点的容量作为该卷的总容量。复制卷具有冗余性，即使一个节点损坏，也不影响数据的正常使用。

>     复制卷具有如下特点：
> 
>  *  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。
>  *  至少有两个块服务器或更多服务器。
>  *  具备冗余性。

**4、分布式复制卷（也称为RAID 10）：**

分布式复制卷兼顾分布式卷和复制卷的功能，主要用于需要冗余的情况下。

**（二）GlusterFS各种卷类型的部署及客户端挂载使用：**

**我这里的环境如下：**

![GlusterFS分布式文件系统的卷类型及配置详解][GlusterFS]

**服务器相关信息：**

![GlusterFS分布式文件系统的卷类型及配置详解][GlusterFS 1]

**磁盘相关信息：**

![GlusterFS分布式文件系统的卷类型及配置详解][GlusterFS 2]

**一、部署前准备：**  
**1、在所有节点执行以下操作：**根据上表中添加磁盘，通过fdisk命令进行分区，mkfs格式化，创建相应的挂载目录，并将格式化的磁盘挂载到相应的目录中，最后修改/etc/fstab配置文件，使其永久挂载，具体配置可以参考我之前的博文：[centos 7.3创建、挂载及卸载（包括自动挂载）文件系统][centos 7.3]。（我这里主要目的是做个相关笔记，所以磁盘大小不以实际环境为准，可以根据自己的实际环境进行磁盘分区）

2、自己配置防火墙和selinux，我这里为了方便，直接关闭了。

3、下载我提供的[本地yum仓库][yum]，并上传至各个节点服务器。

**二、开始部署：**

**1、node1配置如下：**

[root@node1 ~]# vim /etc/hosts         #写入末尾四行，以便添加4个节点的解析
    127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
    ::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
    192.168.1.1 node1
    192.168.1.2 node2
    192.168.1.3 node3
    192.168.1.4 node4
    [root@node1 ~]# mount /dev/cdrom /media     #挂载我提供的yum仓库
    mount: /dev/sr0 写保护，将以只读方式挂载
    [root@node1 ~]# rm -rf /etc/yum.repos.d/*       #删除或移走原有yum配置文件
    [root@node1 ~]# yum clean all       #清除yum缓存
    [root@node1 ~]# vim /etc/yum.repos.d/a.repo       #编辑yum配置文件，写入以下内容
    [fd]
    baseurl=file:///media
    gpgcheck=0
    #写完以上三行，保存退出即可。
    [root@node1 ~]# yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
    #安装GlusterFS软件
    [root@node1 ~]# systemctl start glusterd         #启动该服务
    [root@node1 ~]# systemctl enable glusterd     #设置为开机自启动

**2、node2配置如下：**

[root@node2 ~]# scp root@192.168.1.1:/etc/hosts /etc/    #将node1的hosts配置文件复制过来
    The authenticity of host 192.168.1.1 (192.168.1.1)cat be established.
    ECDSA key fingerprint is SHA256:BS+lKMN05pYF3F1XeIYU69VnHjzKBiBiMZ1SDKgsxxs.
    ECDSA key fingerprint is MD5:ba:0b:a7:47:55:01:6f:41:41:5f:ee:b8:88:bf:7a:60.
    Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes    #输入“yes”
    Warning: Permanently added '192.168.1.1' (ECDSA) to the list of known hosts.
    root@192.168.1.1s password:               #输入对方用户名的密码
    hosts                                             100%  230   286.9KB/s   00:00   
    [root@node1 ~]# rm -rf /etc/yum.repos.d/*       #删除或移走原有yum配置文件
    [root@node1 ~]# yum clean all       #清除yum缓存
    [root@node2 ~]# scp root@192.168.1.1:/etc/yum.repos.d/a.repo /etc/yum.repos.d/
    #将node1的yum文件复制过来
    root@192.168.1.1s password: 
    a.repo                          100%   38    31.1KB/s   00:00   
    [root@node2 ~]# mount /dev/cdrom /media          #挂载我提供的yum仓库
    mount: /dev/sr0 写保护，将以只读方式挂载
    [root@node1 ~]# yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
    #安装GlusterFS软件
    [root@node1 ~]# systemctl start glusterd         #启动该服务
    [root@node1 ~]# systemctl enable glusterd     #设置为开机自启动

至此，node2配置完成了，node3、node4重复node2的配置即可，我这就不写了，请自行配置。

**3、添加节点（接下来的所有配置，在任意一台节点上执行即可，我这里在node1上执行）：**

[root@node1 ~]# gluster peer probe node1      #添加node1，所以提示可以不用添加
    peer probe: success. Probe on localhost not needed
    [root@node1 ~]# gluster peer probe node2             #添加node2
    peer probe: success. 
    [root@node1 ~]# gluster peer probe node3            #添加node3
    peer probe: success. 
    [root@node1 ~]# gluster peer probe node4            #添加node4
    [root@node1 ~]# gluster peer status      #查看群集状态
    Number of Peers: 3
    
    Hostname: node2
    Uuid: d733aa7c-5078-43b2-9e74-6673f3aaa16e
    State: Peer in Cluster (Connected) #如果某个节点显示Disconnected，请检查hosts配置文件
    
    Hostname: node3
    Uuid: dc64b6c6-ce2d-41d3-b78b-56f46038ab52
    State: Peer in Cluster (Connected)
    
    Hostname: node4
    Uuid: 926b51e9-4599-4fe8-ad2b-11f53a2ffb5a
    State: Peer in Cluster (Connected)

**4、创建各种类型的卷**

**（1）创建分布式卷：**

[root@node1 ~]# gluster volume create dis-volume node1:/e6 node2:/e6 force
    #创建分布式卷，其中“dis-volume”为卷名，没有指定类型，默认创建的是分布式卷。
    volume create: dis-volume: success: please start the volume to access data
    [root@node1 ~]# gluster volume info dis-volume   #查看该卷相关信息
    
    Volume Name: dis-volume
    Type: Distribute
    Volume ID: 2552ea18-b8f4-4a28-b411-a5b1bd168009
    Status: Created
    Snapshot Count: 0
    Number of Bricks: 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: node1:/e6
    Brick2: node2:/e6
    Options Reconfigured:
    transport.address-family: inet
    nfs.disable: on
    [root@node1 ~]# gluster volume start dis-volume          #启用该卷
    volume start: dis-volume: success

**（2）创建条带卷：**

[root@node1 ~]# gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/d5 node2:/d5 force
    #创建条带卷，指定条带卷的个数为2个。“stripe-volume”为卷名
    #指定类型为stripe，数值为2，而且后面跟了2个brick  server，所以创建的是条带卷
    volume create: stripe-volume: success: please start the volume to access data
    [root@node1 ~]# gluster volume info stripe-volume       #查看该卷相关信息
    
    Volume Name: stripe-volume
    Type: Stripe      #卷类型为条带
    Volume ID: c38107e9-9d92-4f37-a345-92568c2c9e9a
    Status: Created
    Snapshot Count: 0
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: node1:/d5
    Brick2: node2:/d5
    Options Reconfigured:
    transport.address-family: inet
    nfs.disable: on
    [root@node1 ~]# gluster volume start stripe-volume            #启用该卷
    volume start: stripe-volume: success

**（3）创建复制卷：**

[root@node1 ~]# gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/d5 node4:/d5 force 
    #指定类型为“replica”，数值为“2”，而且后面跟了两个brick server，所以创建的是复制卷
    volume create: rep-volume: success: please start the volume to access data
    [root@node1 ~]# gluster volume info rep-volume               #查看该卷相关信息
    
    Volume Name: rep-volume
    Type: Replicate          #卷类型为复制
    Volume ID: 03553b49-c5fa-4a5f-8d66-8c229e617696
    Status: Created
    Snapshot Count: 0
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: node3:/d5
    Brick2: node4:/d5
    Options Reconfigured:
    transport.address-family: inet
    nfs.disable: on
    [root@node1 ~]# gluster volume start rep-volume           #启用该卷
    volume start: rep-volume: success

**（4）创建分布式条带卷：**

[root@node1 ~]# gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/b3 node2:/b3 node3:/b3 node4:/b3 force
    #指定类型为stripe，数值为2，而且后面跟了4个brick server，所以创建的是分布式条带卷
    volume create: dis-stripe: success: please start the volume to access data
    [root@node1 ~]# gluster volume info dis-stripe               #查看该卷相关信息
    
    Volume Name: dis-stripe
    Type: Distributed-Stripe           #卷类型为分布式+条带
    Volume ID: 059ee6e3-317a-4e47-bf92-47d88e3acf3c
    Status: Created
    Snapshot Count: 0
    Number of Bricks: 2 x 2 = 4
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: node1:/b3
    Brick2: node2:/b3
    Brick3: node3:/b3
    Brick4: node4:/b3
    Options Reconfigured:
    transport.address-family: inet
    nfs.disable: on
    [root@node1 ~]# gluster volume start dis-stripe          #启用该卷
    volume start: dis-stripe: success

**（5）创建分布式复制卷：**

[root@node1 ~]# gluster volume create dis-rep replica 2 node1:/c4 node2:/c4 node3:/c4 node4:/c4 force
    #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
    volume create: dis-rep: success: please start the volume to access data
    [root@node1 ~]# gluster volume info dis-rep                  #查看该卷相关信息
    
    Volume Name: dis-rep      
    Type: Distributed-Replicate               #卷类型为分布式+复制
    Volume ID: 9e702694-92c7-4a3a-88d2-dcf9ddad741c
    Status: Created
    Snapshot Count: 0
    Number of Bricks: 2 x 2 = 4
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: node1:/c4
    Brick2: node2:/c4
    Brick3: node3:/c4
    Brick4: node4:/c4
    Options Reconfigured:
    transport.address-family: inet
    nfs.disable: on
    [root@node1 ~]# gluster volume start dis-rep         #启用该卷
    volume start: dis-rep: success

OK，现在所涉及到的卷已经创建完成，可以在客户端上挂载使用了：

**5、部署Gluster客户端：**

**（1）部署安装：**

[root@node1 ~]# rm -rf /etc/yum.repos.d/*       #删除或移走原有yum配置文件
    [root@node1 ~]# yum clean all       #清除yum缓存
    [root@node2 ~]# scp root@192.168.1.1:/etc/yum.repos.d/a.repo /etc/yum.repos.d/
    #将node1的yum文件复制过来
    root@192.168.1.1s password: 
    a.repo                          100%   38    31.1KB/s   00:00   
    [root@node2 ~]# mount /dev/cdrom /media          #挂载我提供的yum仓库
    mount: /dev/sr0 写保护，将以只读方式挂载
    [root@client ~]#  yum -y install glusterfs glusterfs-fuse   #安装客户端所需的GlusterFS软件
    [root@client ~]# mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_and_stripe,dis_and_rep}        #创建挂载目录
    [root@client ~]# ls /test       #查看挂载目录是否创建
    dis  dis_and_rep  dis_and_stripe  rep  stripe
    [root@client ~]# scp root@192.168.1.1:/etc/hosts /etc/           
    #client也需要解析节点服务器，所以将主机1.1的hosts文件复制过来
    root@192.168.1.1 s password:           #输入对端服务器用户密码
    hosts                                             100%  230     0.2KB/s   00:00

**（2）挂载Gluster文件系统：**

[root@client ~]# mount -t glusterfs node1:dis-volume /test/dis
    [root@client ~]# mount -t glusterfs node2:stripe-volume /test/stripe
    [root@client ~]# mount -t glusterfs node3:rep-volume /test/rep
    [root@client ~]# mount -t glusterfs node4:dis-stripe /test/dis_and_stripe
    [root@client ~]# mount -t glusterfs node1:dis-rep /test/dis_and_rep
    #如果挂载不成功，请检查hosts文件解析。在挂载时，可以指定逻辑存储卷内的任意主机，
    #因为所有GlusterFS配置信息在节点中是共享的，这也避免了node1故障，就无法使用其他
    #卷的问题。

（3）修改fstab配置文件，以便实现开机自动挂载：

[root@client ~]# vim /etc/fstab       #在文件末尾写入下面几行
    node2:stripe-volume     /test/stripe    glusterfs       defaults,_netdev 0 0
    node3:rep-volume        /test/rep       glusterfs       defaults,_netdev 0 0
    node4:dis-stripe        /test/dis_and_stripe    glusterfs       defaults,_netdev 0 0
    node1:dis-rep           /test/dis_and_rep       glusterfs       defaults,_netdev 0 0
    node1:dis-volume        /test/dis       glusterfs       defaults,_netdev 0 0

设置自动挂载时，必须当前已经手动挂载了相关目录，才可以实现自动挂载，虽然在手动挂载时，指定哪个节点都可以，但建议在写入/etc/fstab时，当前挂载时指定的哪个节点，就写哪个节点。

**（三）GlusterFS维护命令：**

[root@node1 ~]# gluster volume list      #查看卷列表
    dis-rep
    dis-stripe
    dis-volume
    rep-volume
    stripe-volume
    [root@node1 ~]# gluster volume info           #查看所有卷的信息
    Volume Name: dis-rep
    Type: Distributed-Replicate
    Volume ID: 9e702694-92c7-4a3a-88d2-dcf9ddad741c
    Status: Started
    Snapshot Count: 0
    Number of Bricks: 2 x 2 = 4
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: node1:/c4
    Brick2: node2:/c4
    Brick3: node3:/c4
    Brick4: node4:/c4
    Options Reconfigured:
    transport.address-family: inet
    nfs.disable: on
     .......................      #省略部分内容
    [root@node1 ~]# gluster volume status           #查看卷的状态
    Status of volume: dis-rep
    Gluster process                             TCP Port  RDMA Port  Online  Pid
    ------------------------------------------------------------------------------
    Brick node1:/c4                             49155     0          Y       11838
    Brick node2:/c4                             49155     0          Y       12397
    Brick node3:/c4                             49154     0          Y       12707
    Brick node4:/c4                             49154     0          Y       12978
    Self-heal Daemon on localhost               N/A       N/A        Y       11858
    Self-heal Daemon on node4                   N/A       N/A        Y       12998
    Self-heal Daemon on node2                   N/A       N/A        Y       12417
    Self-heal Daemon on node3                   N/A       N/A        Y       12728
           ............................
    
     [root@node1 ~]# gluster volume stop dis-stripe             #停止一个卷
    Stopping volume will make its data inaccessible. Do you want to continue? (y/n) y
    volume stop: dis-stripe: success
    [root@node1 ~]# gluster volume delete dis-stripe           #删除一个卷
    Deleting volume will erase all information abe. Do you want to continue? (y/n) y
    volume delete: dis-stripe: success
    [root@node1 ~]# gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.1.*,10.1.1.*            
    #设置只允许特定网段的客户端访问卷dis-rep
    volume set: success

[Gluster]: https://www.gluster.org/
[centos7_Redhat_Gluster]: https://wiki.centos.org/SpecialInterestGroup/Storage/gluster-Quickstart
[GlusterFS Dispersed Volume]: https://blog.csdn.net/daydayup_gzm/article/details/52748812
[GlusterFS]: https://s1.51cto.com/images/blog/201907/20/7166d53b6cf97f66f2d2529ae3f6fb11.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=
[GlusterFS 1]: https://s1.51cto.com/images/blog/201907/20/867dd63022c857c5e8ec41d93aadc23a.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=
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[centos 7.3]: https://blog.51cto.com/14154700/2350748
[yum]: https://pan.baidu.com/s/1wHlOCoXjA8FfKNIp-BPGMg