GlusterFS分布式存储系统

浅浅的花香味﹌ 2023-06-18 02:54 33阅读 0赞

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## 1. 分布式文件系统理论基础 ##

### 1.1 分布式文件系统出现 ###

>  *  计算机通过文件系统管理，存储数据，而现在数据信息爆炸的时代中人们可以获取的数据成指数倍的增长，单纯通过增加硬盘个数来扩展计算机文件系统的存储容量的方式，已经不能满足目前的需求。
>  *  分布式文件系统可以有效解决数据的存储和管理难题，将固定于某个地点的某个文件系统，扩展到任意多个地点/多个文件系统，众多的节点组成一个文件系统网络。每个节点可以分布在不同的地点，通过网络进行节点间的通信和数据传输。人们在使用分布式文件系统时，无需关心数据是存储在哪个节点上，或者是从哪个节点从获取的，只需要像使用本地文件系统一样管理和存储文件系统中的数据。

### 1.2 典型代表NFS ###

> NFS（Network File System）即网络文件系统，它允许网络中的计算机之间通过TCP/IP网络共享资源。在NFS的应用中，本地NFS的客户端应用可以透明地读写位于远端NFS服务器上的文件，就像访问本地文件一样。NFS的优点如下：

1.2.1 节约使用的磁盘空间

> 客户端经常使用的数据可以集中存放在一台机器上，并使用NFS发布，那么网络内部所有计算机可以通过网络访问，不必单独存储。

1.2.2 节约硬件资源

> NFS还可以共享软驱，CDROM和ZIP等的存储设备，减少整个网络上的可移动设备的数量。

1.2.3 用户主目录设定

> 对于特殊用户，如管理员等，为了管理的需要，可能会经常登陆到网络中所有的计算机，若每个客户端，均保存这个用户的主目录很繁琐，而且不能保证数据的一致性。实际上，经过NFS服务的设定，然后在客户端指定这个用户的主目录位置，并自动挂载，就可以在任何计算机上使用用户主目录的文件。

### 1.3 面临的问题 ###

>  *  存储空间不足，需要更大容量的存储
>  *  直接用NFS挂载存储，有一定风险，存在单点故障
>  *  某些场景不能满足需求，大量的访问磁盘IO是瓶颈

### 1.4 GlusterFS概述 ###

>  *  GlusterFS是Scale-Out存储解决方案Gluster的核心，它是一个开源的分布式文件系统，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借助TCP/IP或InfiniBand RDMA网络将物理分布的存储资源聚集在一起，使用单一全局命名空间来管理数据。
>  *  GlusterFS支持运行在任何标准IP网络上标准应用程序的标准客户端，用户可以在全局统一的命令空间中使用NFS/CIFS等标准协议来访问应用程序。GlusterFS使得用户可摆脱原有的独立，高成本的封闭存储系统，能够利用普通廉价的存储设备来部署可集中管理，横向扩展，虚拟化的存储池，存储容量可扩展至TB/PB级。
>  *  目前glusterfs已被redhat收购，它的官方网站是：http://www.gluster.org/

**超高性能（64个节点时吞吐量也就是带宽甚至达到32GB/s）**  
![image\_1cocsvi2p14b5101110kr1qi7vmt16.png-322.2kB][image_1cocsvi2p14b5101110kr1qi7vmt16.png-322.2kB]

### 1.5 GlusterFS企业主要应用场景 ###

![image\_1coct0kspbcm1lq7fbqd6ahu1j.png-328.5kB][image_1coct0kspbcm1lq7fbqd6ahu1j.png-328.5kB]

![image\_1coct14ja1ehp1s0i13b518bi1cf130.png-307kB][image_1coct14ja1ehp1s0i13b518bi1cf130.png-307kB]

> 理论和实践上分析，GlusterFS目前主要适用大文件存储场景，对于小文件尤其是海量小文件（小于1M），存储效率和访问性能都表现不佳。海量小文件LOSF问题是工业界和学术界公认的难题，GlusterFS作为通用的分布式文件系统，并没有对小文件作额外的优化措施（小于1M），性能不好也是可以理解的。

1.5.1 Media

> 文档，图片，音频，视频

1.5.2 Shared storage

> 云存储，虚拟化存储，HPC（高性能计算）

1.5.3 Big data

> 日志文件，RFID（射频识别）数据

## 2. 部署安装 ##

### 2.1 GlusterFS 安装前的准备 ###

>  *  电脑一台，内存>=4G,可用磁盘空间大于50G
>  *  安装VMWARE Workstation虚拟机软件
>  *  安装好四台CentOS-6-x86\_64（6.2-6.8都可以）的虚拟机
>  *  基本系统：1核CPU+1024M内存+10G硬盘
>  *  网络选择：网络地址转换（NAT）
>  *  关闭iptables和SELinux
>  *  预装glusterfs软件包

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>描述</th> 
   <th>IP</th> 
   <th>主机名</th> 
   <th>需求</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Linux_node1</td> 
   <td>192.168.200.151</td> 
   <td>mystorage01</td> 
   <td>多添加两块各10G的sdb和sdc</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Linux_node2</td> 
   <td>192.168.200.152</td> 
   <td>mystorage02</td> 
   <td>多添加两块各10G的sdb和sdc</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Linux_node3</td> 
   <td>192.168.200.153</td> 
   <td>mystorage03</td> 
   <td>多添加两块各10G的sdb和sdc</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Linux_node4</td> 
   <td>192.168.200.154</td> 
   <td>mystorage04</td> 
   <td>多添加两块各10G的sdb和sdc</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Linux_node5</td> 
   <td>192.168.200.155</td> 
   <td>WebServer</td> 
   <td>无</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![image\_1cocvnarceljnlhr514t91hk03t.png-17.6kB][image_1cocvnarceljnlhr514t91hk03t.png-17.6kB]

### 2.2 GlusterFS 安装(以下在四台glusterfs服务器上同时操作) ###

2.2.1 添加hosts文件实现集群主机之间相互能够解析

[root@mystorage01 ~]# tail -4 /etc/hosts
    192.168.200.151 glusterfs01
    192.168.200.152 glusterfs02
    192.168.200.153 glusterfs03
    192.168.200.154 glusterfs04

2.2.2 关闭selinux和防火墙

[root@mystorage01 ~]# setenforce 0
    [root@mystorage01 ~]# service iptables stop
    iptables: Setting chains to policy ACCEPT: filter          [  OK  ]
    iptables: Flushing firewall rules:                         [  OK  ]
    iptables: Unloading modules:                               [  OK  ]

2.2.3 安装GlusterFS必备依赖rpm包

[root@mystorage01 rpm]# pwd
    /root/rpm
    [root@mystorage01 rpm]# yum -y install createrepo
    [root@mystorage01 rpm]# which createrepo
    /usr/bin/createrepo
    [root@mystorage01 rpm]# createrepo -v .

![image\_1codfe17417271tb916kapmfdv44a.png-52.5kB][image_1codfe17417271tb916kapmfdv44a.png-52.5kB]

[root@mystorage01 rpm]# cat /etc/yum.repos.d/CentOS-Media.repo
    [c6-media]
    name=CentOS-$releasever - Media
    baseurl=file:///media/CentOS/
            file:///media/cdrom/
            file:///media/cdrecorder/
    gpgcheck=1
    enabled=1
    gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-6
    [rpm]
    name=rpm
    baseurl=file:///root/rpm/
    gpgcheck=0
    enabled=1
    [root@mystorage01 rpm]# yum -y clean all
    [root@mystorage04 rpm]# yum makecache

[root@mystorage01 rpm]# yum -y install glusterfs-server glusterfs-cli glusterfs-geo-replication
    [root@mystorage01 rpm]# rpm -qa glusterfs-server glusterfs-cli glusterfs-geo-replication
    glusterfs-geo-replication-3.7.20-1.el6.x86_64
    glusterfs-cli-3.7.20-1.el6.x86_64
    glusterfs-server-3.7.20-1.el6.x86_64

### 2.3 配置glusterfs ###

2.3.1 查看glusterfs版本信息

[root@mystorage01 ~]# which glusterfs
    /usr/sbin/glusterfs
    [root@mystorage01 ~]# glusterfs -V
    glusterfs 3.7.20 built on Jan 30 2017 15:39:27
    Repository revision: git://git.gluster.com/glusterfs.git
    Copyright (c) 2006-2013 Red Hat, Inc. <http://www.redhat.com/>
    GlusterFS comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
    It is licensed to you under your choice of the GNU Lesser
    General Public License, version 3 or any later version (LGPLv3
    or later), or the GNU General Public License, version 2 (GPLv2),
    in all cases as published by the Free Software Foundation.

2.3.2 启动服务并添加开机自启动

[root@mystorage01 ~]# /etc/init.d/glusterd status   #查看服务状态
    glusterd is stopped
    [root@mystorage01 ~]# /etc/init.d/glusterd start    #启动
    Starting glusterd:                                         [  OK  ]
    [root@mystorage01 ~]# /etc/init.d/glusterd status   #查看服务状态
    glusterd (pid  1826) is running...
    [root@mystorage01 ~]# chkconfig glusterd on         #添加开机启动

2.3.3 存储主机加入信任存储池

> 虚拟机添加信任存储池  
> 特别提示：只需要让一个虚拟机进行添加操作即可。但自己并不需要添加信任自己

#确保所有的虚拟机的glusterd服务都处于开启状态，然后执行如下操作
    [root@mystorage01 ~]# gluster peer probe glusterfs02
    peer probe: success. 
    [root@mystorage01 ~]# gluster peer probe glusterfs03
    peer probe: success. 
    [root@mystorage01 ~]# gluster peer probe glusterfs04
    peer probe: success.

2.3.4 查看虚拟机信任状态添加结果

[root@mystorage01 ~]# gluster peer status
    Number of Peers: 3
    
    Hostname: glusterfs02
    Uuid: ab7d1773-9e64-4b3b-bdaf-b03d7522b669
    State: Peer in Cluster (Connected)
    
    Hostname: glusterfs03
    Uuid: f050b487-32c0-4aad-8d16-bb139e8927a8
    State: Peer in Cluster (Connected)
    
    Hostname: glusterfs04
    Uuid: 4c26a391-636c-4c25-bae8-c9181c26ca2f
    State: Peer in Cluster (Connected)

> 这里可以查看每台虚拟机的信任状态，他们此时彼此都应该已经互有信任记录了

2.3.5 配置前的准备工作

#链接光盘源，安装xfs支持包（Centos7已经不再需要安装）
    #四台服务器都要安装
    [root@mystorage01 ~]# yum -y install xfsprogs
    [root@mystorage01 ~]# rpm -qa xfsprogs
    xfsprogs-3.1.1-14.el6.x86_64

> 在企业里我们还需要分区然后才能进行格式化。但是我们这里就省略了，我们直接格式化每台虚拟机的那块10G硬盘

[root@mystorage01 ~]# ll /dev/sd*
    brw-rw----. 1 root disk 8,  0 Sep 28 02:05 /dev/sda
    brw-rw----. 1 root disk 8,  1 Sep 28 02:05 /dev/sda1
    brw-rw----. 1 root disk 8,  2 Sep 28 02:05 /dev/sda2
    brw-rw----. 1 root disk 8, 16 Sep 28 02:05 /dev/sdb
    brw-rw----. 1 root disk 8, 32 Sep 28 02:05 /dev/sdc
    
    [root@mystorage01 ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb
    mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
    /dev/sdb is entire device, not just one partition!
    Proceed anyway? (y,n) y
    Filesystem label=
    OS type: Linux
    Block size=4096 (log=2)
    Fragment size=4096 (log=2)
    Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
    655360 inodes, 2621440 blocks
    131072 blocks (5.00%) reserved for the super user
    First data block=0
    Maximum filesystem blocks=2684354560
    80 block groups
    32768 blocks per group, 32768 fragments per group
    8192 inodes per group
    Superblock backups stored on blocks: 
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632
    
    Writing inode tables: done                            
    Creating journal (32768 blocks): done
    Writing superblocks and filesystem accounting information: done
    
    This filesystem will be automatically checked every 30 mounts or
    180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

> 在四台机器上执行mkdir -p /gluster/brick1 建立挂在块设备的目录  
> 挂载磁盘到文件系统(4台都做，步骤相同)

[root@mystorage01 ~]# mkdir -p /gluster/brick1
    [root@mystorage01 ~]# mount /dev/sdb /gluster/brick1
    [root@mystorage01 ~]# df -h
    Filesystem                        Size  Used Avail Use% Mounted on
    /dev/mapper/vg_yangwenbo-lv_root   18G  992M   16G   6% /
    tmpfs                             491M     0  491M   0% /dev/shm
    /dev/sda1                         485M   33M  427M   8% /boot
    /dev/sr0                          4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
    /dev/sdb                          9.9G  151M  9.2G   2% /gluster/brick1

> 继续重复以上步骤，将第二块磁盘sdc格式化，并挂载到每台虚拟机的/gluster/brick2上

**4台虚拟机加入开机自动挂载**

[root@mystorage01 ~]# echo "mount /dev/sdb /gluster/brick1" >> /etc/rc.local
    [root@mystorage01 ~]# echo "mount /dev/sdc /gluster/brick2" >> /etc/rc.local
    [root@mystorage01 ~]# tail -2 /etc/rc.local
    mount /dev/sdb /gluster/brick1
    mount /dev/sdc /gluster/brick2

2.3.6 创建volume分布式卷

> 基本卷：
> 
>  *  分布式卷（Distributed）
>  *  复制卷（Replicated）
>  *  条带式卷（Striped）

--------------------

> 复合卷：
> 
>  *  分布式复制卷（Distributed Replicated）：
>  *  分布式条带卷（Distributed Striped）：
>  *  复制条带卷（Replicated Striped）：
>  *  分布式复制条带卷（Distributed Replicated Striped）

#创建分布式卷（在glusterfs01上操作）
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume create gs1 glusterfs01:/gluster/brick1 glusterfs02:/gluster/brick1 force 
    volume create: gs1: failed: Volume gs1 already exists
    
    #启动创建的卷（在glusterfs01上操作)
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume start gs1
    volume start: gs1: success
    
    #然后我们发现4台虚拟机都能看到如下信息（在任意虚拟机上操作）
    [root@mystorage02 ~]# gluster volume info
     
    Volume Name: gs1     #卷名
    Type: Distribute     #分布式
    Volume ID: f1a2933a-311c-4e66-9fb7-0bcb148b53ed     #ID号
    Status: Started         #启动状态
    Number of Bricks: 2     #一共两个块设备
    Transport-type: tcp     #tcp的连接方式
    Bricks:                 #块信息
    Brick1: glusterfs01:/gluster/brick1
    Brick2: glusterfs02:/gluster/brick1
    Options Reconfigured:
    performance.readdir-ahead: on

2.3.7 volume的两种挂载方式

（1）以glusterfs方式挂载

#挂载卷到目录（在glusterfs01上操作）
    
    [root@mystorage01 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt     #将本地的分布式卷gs01挂载到/mnt目录下
    [root@mystorage01 ~]# df -h
    Filesystem                        Size  Used Avail Use% Mounted on
    /dev/mapper/vg_yangwenbo-lv_root   18G  992M   16G   6% /
    tmpfs                             491M     0  491M   0% /dev/shm
    /dev/sda1                         485M   33M  427M   8% /boot
    /dev/sr0                          4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
    /dev/sdb                          9.9G  151M  9.2G   2% /gluster/brick1
    /dev/sdc                          9.9G  151M  9.2G   2% /gluster/brick2
    127.0.0.1:/gs1                     20G  302M   19G   2% /mnt     #挂载成功，我们看到磁盘空间已经整合

#在挂载好的/mnt目录里创建实验文件（在glusterfs01上操作）
    [root@mystorage01 ~]# touch /mnt/{1..5}
    [root@mystorage01 ~]# ls /mnt/
    1  2  3  4  5  lost+found

#在其他虚拟机上挂载分布式卷gs1，查看同步挂载结果
    [root@mystorage02 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
    [root@mystorage02 ~]# ls /mnt/
    1  2  3  4  5  lost+found
    
    [root@mystorage03 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
    [root@mystorage03 ~]# ls /mnt/
    1  2  3  4  5  lost+found
    
    [root@mystorage04 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
    [root@mystorage04 ~]# ls /mnt/
    1  2  3  4  5  lost+found

（2）以NFS方式进行挂载

> 在挂载之前我们先来看一下如何打开glusterfs的NFS挂载方式

[root@mystorage01 ~]# gluster volume status    #查看分布式卷的状态
    Status of volume: gs1
    Gluster process                             TCP Port  RDMA Port  Online  Pid
    ------------------------------------------------------------------------------
    Brick glusterfs01:/gluster/brick1           49152     0          Y       2202 
    Brick glusterfs02:/gluster/brick1           49152     0          Y       1769 
    NFS Server on localhost                     N/A       N/A        N       N/A     #本地分布式卷NFS挂载未开启
    NFS Server on glusterfs03                   N/A       N/A        N       N/A  
    NFS Server on glusterfs04                   N/A       N/A        N       N/A  
    NFS Server on glusterfs02                   N/A       N/A        N       N/A  
     
    Task Status of Volume gs1
    ------------------------------------------------------------------------------
    There are no active volume tasks

> 以上结果是是什么原因呢？  
> 如果NFS Server的挂载端口显示N/A表示未开启挂载功能，这是由于要先进行nfs挂载是需要装两个nfs的软件包的rpcbind和nfs-utils  
> 当然就算系统装了这两个软件包，那么我们也需要开启rpcbind服务，然后在重启glusterfs服务才能够进行nfs挂载的操作。  
> 现在我们就来开启glusterfs01的nfs挂载功能，如下：

#在glusterfs01上执行如下操作
    [root@mystorage01 ~]# rpm -qa nfs-utils
    nfs-utils-1.2.3-75.el6_9.x86_64    #查看是否安装nfs-utils
    [root@mystorage01 ~]# rpm -qa rpcbind
    rpcbind-0.2.0-13.el6_9.1.x86_64    #查看是否安装rpcbind
    
    [root@mystorage01 ~]# /etc/init.d/rpcbind status    #查看rpcbind服务状态
    rpcbind is stopped
    [root@mystorage01 ~]# /etc/init.d/rpcbind start     #开启rpcbind服务
    Starting rpcbind:                                          [  OK  ]
    [root@mystorage01 ~]# /etc/init.d/glusterd restart  #重启glusterd服务
    Stopping glusterd:                                         [  OK  ]
    Starting glusterd:                                         [  OK  ]

[root@mystorage01 ~]# gluster volume status
    Status of volume: gs1
    Gluster process                             TCP Port  RDMA Port  Online  Pid
    ------------------------------------------------------------------------------
    Brick glusterfs01:/gluster/brick1           49152     0          Y       2202 
    Brick glusterfs02:/gluster/brick1           49152     0          Y       1769 
    NFS Server on localhost                     2049      0          Y       3280     #出现具体的端口就表明开启了
    NFS Server on glusterfs02                   N/A       N/A        N       N/A  
    NFS Server on glusterfs04                   N/A       N/A        N       N/A  
    NFS Server on glusterfs03                   N/A       N/A        N       N/A  
     
    Task Status of Volume gs1
    ------------------------------------------------------------------------------
    There are no active volume tasks

#依次在其它三台服务器上操作即可
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume status
    Status of volume: gs1
    Gluster process                             TCP Port  RDMA Port  Online  Pid
    ------------------------------------------------------------------------------
    Brick glusterfs01:/gluster/brick1           49152     0          Y       2202 
    Brick glusterfs02:/gluster/brick1           49152     0          Y       1769 
    NFS Server on localhost                     2049      0          Y       3280 
    NFS Server on glusterfs02                   2049      0          Y       2125 
    NFS Server on glusterfs04                   2049      0          Y       2063 
    NFS Server on glusterfs03                   2049      0          Y       2057 
     
    Task Status of Volume gs1
    ------------------------------------------------------------------------------
    There are no active volume tasks

> 接下来，我们尝试在准备好的第五台虚拟机WebServer上进行nfs方式的挂载

#在Webserver上进行如下操作
    [root@WebServer ~]# yum -y install nfs-utils
    [root@WebServer ~]# rpm -qa nfs-utils
    nfs-utils-1.2.3-39.el6.x86_64
    [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.151:/gs1 /mnt
    [root@WebServer ~]# ls /mnt
    1  2  3  4  5  lost+found       #挂载成功
    
    [root@WebServer ~]# touch /mnt/benet      #创建文件测试
    [root@WebServer ~]# ls /mnt
    1  2  3  4  5  benet  lost+found
    
    #在glusterfs任意虚拟机上进行如下操作
    [root@glusterfs04 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt   #如果之前已挂载，请忽略此步
    [root@mystorage04 ~]# ls /mnt
    1  2  3  4  5  benet  lost+found          #数据已经同步

2.3.8 创建分布式复制卷

#在任意一台gluster虚拟机上进行如下操作
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume create gs2 replica 2 glusterfs03:/gluster/brick1 glusterfs04:/gluster/brick1 force
    volume create: gs2: success: please start the volume to access data
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume info gs2
     
    Volume Name: gs2
    Type: Replicate                 #复制卷
    Volume ID: 29e00864-685e-4bfd-8299-dce52cf2eb16
    Status: Created
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
    Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
    Options Reconfigured:           
    performance.readdir-ahead: on
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume start gs2       #启动卷
    volume start: gs2: failed: Volume gs2 already started

2.3.9 创建分布式条带卷

[root@mystorage01 ~]# gluster volume create gs3 stripe 2 glusterfs01:/gluster/brick2 glusterfs02:/gluster/brick2 force
    volume create: gs3: success: please start the volume to access data
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume info gs3
     
    Volume Name: gs3
    Type: Stripe                     #条带卷
    Volume ID: 66edb2a5-dccb-42f5-b951-9360082080f2
    Status: Created
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs01:/gluster/brick2
    Brick2: glusterfs02:/gluster/brick2
    Options Reconfigured:
    performance.readdir-ahead: on    
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume start gs3       #启动卷
    volume start: gs3: failed: Volume gs3 already started

## 3.进行卷的数据写入测试 ##

> 在WebServer服务器挂载创建的三种类型卷gs1，gs2，gs3，进行数据写入测试

### 3.1 分布式卷gs1的数据写入测试 ###

#在WebServer上进行数据写入操作
    [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs1 /mnt
    [root@WebServer ~]# df -h
    Filesystem                        Size  Used Avail Use% Mounted on
    /dev/mapper/vg_yangwenbo-lv_root   18G  963M   16G   6% /
    tmpfs                             491M     0  491M   0% /dev/shm
    /dev/sda1                         485M   33M  427M   8% /boot
    /dev/sr0                          4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
    192.168.200.151:/gs1               20G  301M   19G   2% /mnt
    
    [root@WebServer ~]# ls /mnt/
    [root@WebServer ~]# touch /mnt/{1..10}
    [root@WebServer ~]# ls /mnt/
    1  10  2  3  4  5  6  7  8  9

#在glusterfs01和glusterfs02上进行查看（看看数据到底写入了哪个盘）
    [root@glusterfs01 ~]# ls /gluster/brick1
    1  5  7  8  9
    [root@glusterfs02 ~]# ls /gluster/brick1
    10  2  3  4  6

> 结论：分布式卷的数据存储方式是将数据平均写入到每个整合的磁盘中,类似于raid0，写入速度快，但这样磁盘一旦损坏没有纠错能力。

### 3.2 分布式复制卷gs2的数据写入测试 ###

#在WebServer上进行数据写入操作
    [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.151:/gs2 /mnt
    [root@WebServer ~]# df -h
    Filesystem                        Size  Used Avail Use% Mounted on
    /dev/mapper/vg_yangwenbo-lv_root   18G  963M   16G   6% /
    tmpfs                             491M     0  491M   0% /dev/shm
    /dev/sda1                         485M   33M  427M   8% /boot
    /dev/sr0                          4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
    192.168.200.151:/gs2              9.9G  151M  9.2G   2% /mnt
    [root@WebServer ~]# touch /mnt/{1..10}
    [root@WebServer ~]# ls /mnt/
    1  10  2  3  4  5  6  7  8  9  lost+found

#在glusterfs03和glusterfs04上进行查看（看看数据到底写入了哪个盘）
    [root@mystorage03 ~]# ls /gluster/brick1
    1  10  2  3  4  5  6  7  8  9  lost+found
    [root@mystorage04 ~]# ls /gluster/brick1
    1  10  2  3  4  5  6  7  8  9  lost+found

> 结论：分布式复制卷的数据存储方式为，每个整合的磁盘中都写入同样的数据内容，类似于raid1，数据非常安全，读取性能高，占磁盘容量。

### 3.3 分布式条带卷gs3的数据写入测试 ###

#在WebServer上进行数据写入操作
    [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.151:/gs3 /mnt
    [root@WebServer ~]# df -h
    Filesystem                        Size  Used Avail Use% Mounted on
    /dev/mapper/vg_yangwenbo-lv_root   18G  963M   16G   6% /
    tmpfs                             491M     0  491M   0% /dev/shm
    /dev/sda1                         485M   33M  427M   8% /boot
    /dev/sr0                          4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
    192.168.200.151:/gs3               20G  301M   19G   2% /mnt
    [root@WebServer ~]# dd if=/dev/zero of=/root/test bs=1024 count=262144
    262144+0 records in
    262144+0 records out
    268435456 bytes (268 MB) copied, 12.1792 s, 22.0 MB/s
    [root@WebServer ~]# du -sh test
    256M    test
    [root@WebServer ~]# cp test /mnt/       #复制到/mnt目录下
    [root@WebServer ~]# ls /mnt
    lost+found  test
    [root@WebServer ~]# du -sh /mnt/test    #查看大小为256M
    256M    /mnt/test

#在glusterfs01和glusterfs02上进行查看（看看数据到底是怎么存的）
    [root@mystorage01 ~]# du -sh /gluster/brick2/test 
    129M    /gluster/brick2/test
    [root@mystorage02 ~]# du -sh /gluster/brick2/test 
    129M    /gluster/brick2/test

> 结论：我们发现分布式条带卷，是将数据的容量平均分配到了每个整合的磁盘节点上。大幅提高大文件的并发读访问。

## 4. 存储卷中brick块设备的扩容 ##

### 4.1 分布式复制卷的扩容 ###

[root@mystorage01 ~]# gluster volume add-brick gs2 replica 2 glusterfs03:/gluster/brick2 glusterfs04:/gluster/brick2 force    #添加两个块设备
    volume add-brick: success
    
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume info gs2
     
    Volume Name: gs2
    Type: Distributed-Replicate
    Volume ID: 29e00864-685e-4bfd-8299-dce52cf2eb16
    Status: Started
    Number of Bricks: 2 x 2 = 4    #已经扩容
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
    Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
    Brick3: glusterfs03:/gluster/brick2
    Brick4: glusterfs04:/gluster/brick2
    Options Reconfigured:
    performance.readdir-ahead: on

> 特别提示：
> 
>  *  对分布式复制卷和分布式条带卷进行扩容时，要特别注意，如果创建卷之初的时候选择的是replica 2 或者stripe 2。那么扩容时，就必须一次性扩容两个或两个的倍数的块设备。
>  *  例如你给一个分布式复制卷的replica为2，你在增加bricks的时候数量必须为2，4，6，8等。

### 4.2 查看扩容后的容量并进行写入测试 ###

#在WebServer上挂载gs2并查看挂载目录的容量
    [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.151:/gs2 /mnt
    [root@WebServer ~]# df -h
    Filesystem                        Size  Used Avail Use% Mounted on
    /dev/mapper/vg_yangwenbo-lv_root   18G  1.2G   16G   8% /
    tmpfs                             491M     0  491M   0% /dev/shm
    /dev/sda1                         485M   33M  427M   8% /boot
    /dev/sr0                          4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
    192.168.200.151:/gs2               20G  301M   19G   2% /mnt

#在WebServer上进行数据写入操作
    [root@WebServer ~]# ls /mnt/
    lost+found
    [root@WebServer ~]# touch /mnt/{11..20}
    [root@WebServer ~]# ls /mnt/
    11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  lost+found
    
    #在glusterfs03和glusterfs04上查看数据存到哪里去了
    [root@mystorage03 ~]# gluster volume info gs2
     
    Volume Name: gs2
    Type: Distributed-Replicate
    Volume ID: 29e00864-685e-4bfd-8299-dce52cf2eb16
    Status: Started
    Number of Bricks: 2 x 2 = 4
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1      #组成gs2的块设备就在03和04上
    Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1      #组成gs2的块设备就在03和04上
    Brick3: glusterfs03:/gluster/brick2
    Brick4: glusterfs04:/gluster/brick2
    Options Reconfigured:
    performance.readdir-ahead: on
    [root@mystorage03 ~]# ls /gluster/brick1
    11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  lost+found
    [root@mystorage03 ~]# ls /gluster/brick2
    lost+found      #什么都没有
    
    [root@mystorage04 ~]# ls /gluster/brick1
    11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  lost+found
    [root@mystorage04 ~]# ls /gluster/brick2
    lost+found      #什么都没有

> 过对扩容的gs2进行写入测试，我们发现数据并没有被写入到新加入的块设备中，这是为甚什么？  
> 这是因为，为了数据的安全，新扩容块设备的卷，默认必须先做一次磁盘平衡（块设备同步），如此才能正常开始使用。

### 4.3 进行磁盘存储的平衡 ###

> 注意：平衡布局是很有必要的，因为布局结构是静态的，当新的bricks加入现有卷，新创建的文件会分布到旧的bricks中，所以需要平衡布局结构，使新加入的bricks生效。布局平衡只是使新布局生效，并不会在新的布局移动老的数据，如果你想在新布局生效后，重新平衡卷中的数据，还需要对卷中的数据进行平衡。

#对gs2进行磁盘存储平衡
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume rebalance gs2 start
    volume rebalance: gs2: success: Rebalance on gs2 has been started successfully. Use rebalance status command to check status of the rebalance process.
    ID: 1ec8578b-fc67-4ada-abec-72830aa8201f
    
    #检查gs2块设备磁盘平衡结果
    [root@mystorage03 ~]# ls /gluster/brick1
    12  14  15  16  17  lost+found
    [root@mystorage03 ~]# ls /gluster/brick2
    11  13  18  19  20  lost+found
    
    [root@mystorage04 ~]# ls /gluster/brick1
    12  14  15  16  17  lost+found
    [root@mystorage04 ~]# ls /gluster/brick2
    11  13  18  19  20  lost+found

> 执行磁盘存储平衡以后，我们发现数据被复制成了4份在4个块设备中。

## 5. 存储卷的缩减与删除 ##

### 5.1 对存储卷中的brick进行缩减 ###

> 注意：你可能想在线缩小卷的大小，例如：当硬件损坏或者网络故障的时候，你可能想在卷中移除相关的bricks。注意，当你移除bricks的时候，你在gluster的挂载点将不能继续访问是数据，只有配置文件中的信息移除后你才能继续访问bricks的数据。当移除分布式复制卷或者分布式条带卷的时候，移除的bricks数目必须是replica或者stripe的倍数。例如：一个分布式条带卷的stripe是2，当你移除bricks的时候必须是2，4，6，8等。

#先停止卷gs2
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume stop gs2
    Stopping volume will make its data inaccessible. Do you want to continue? (y/n) y
    volume stop: gs2: success
    
    #然后移除卷，因为是复制卷且replica为2，因此每次移除必须是2的倍数
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume remove-brick gs2 replica 2 glusterfs03:/gluster/brick2 glusterfs04:/gluster/brick2 force
    Removing brick(s) can result in data loss. Do you want to Continue? (y/n) y
    volume remove-brick commit force: success
    
    #我们发现gs2的卷已经被移除
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume info gs2
     
    Volume Name: gs2
    Type: Replicate
    Volume ID: 29e00864-685e-4bfd-8299-dce52cf2eb16
    Status: Stopped
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
    Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
    Options Reconfigured:
    performance.readdir-ahead: on
    
    #重新启动卷gs2
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume start gs2
    volume start: gs2: success

### 5.2 对存储卷进行删除 ###

#停止卷gs1
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume stop gs1
    Stopping volume will make its data inaccessible. Do you want to continue? (y/n) y
    volume stop: gs1: success
    
    #删除卷gs1
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume delete gs1
    Deleting volume will erase all information about the volume. Do you want to continue? (y/n) y
    volume delete: gs1: success
    
    #查看卷信息，发现gs1已经没了
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume info
     
    Volume Name: gs2
    Type: Replicate
    Volume ID: 29e00864-685e-4bfd-8299-dce52cf2eb16
    Status: Started
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
    Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
    Options Reconfigured:
    performance.readdir-ahead: on
     
    Volume Name: gs3
    Type: Stripe
    Volume ID: 66edb2a5-dccb-42f5-b951-9360082080f2
    Status: Started
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs01:/gluster/brick2
    Brick2: glusterfs02:/gluster/brick2
    Options Reconfigured:
    performance.readdir-ahead: on

> 特别提示：  
> 无论是缩减卷还是删除卷，并不会是清除卷中的数据。数据仍旧会保存在对应磁盘上。

## 6. 构建企业级分布式存储 ##

### 6.1 硬件要求 ###

>  *  一般选择2U的机型，磁盘STAT盘4T，如果I/O要求比较高，可以采购SSD固态硬盘。为了充分保证系统的稳定性和性能，要求所有glusterfs服务器硬件配置尽量一致，尤其是硬盘数量和大小。机器的RAID卡需要带电池，缓存越大，性能越好。一般情况下，建议做RAID10，如果出于空间要求考虑，需要做RAID5，建议最好能有1-2块硬盘的热备盘。

6.2 系统要求和分区划分

>  *  系统要求使用CentOS6.x，安装完成后升级到最新版本，安装的时候，不要使用LVM，建议/boot分区200M，根分区100G，swap分区和内存一样大小，剩余空间给gluster使用，划分单独的硬盘空间。系统安装软件没有特殊要求，建议除了开发工具和基本的管理软件，其他软件一律不装。

### 6.3 网络环境 ###

> 网络要求全部千兆环境，gluster服务器至少有2块网卡，1块网卡绑定供gluster使用，剩余一块分配管理网络ip，用于系统管理。如果有条件购买万兆交换机，服务器配置万兆网卡，存储性能会更好。网络方面如果安全性要求高，可以多网卡绑定。

### 6.4 服务器摆放分布 ###

> 服务器主备机器要放在不同的机柜，连接不同的交换机，即使一个机柜出现问题，还有一份数据正常访问。

![image.png-287.9kB][]

![image.png-225.9kB][]

### 6.5 构建高性能，高可用存储 ###

> 一般在企业中，采用的是分布式复制卷，因为有数据备份，数据相对安全，分布式条带卷目前对glusterfs来说没有完全成熟，存在一定的是数据安全风险。

6.5.1 开启防火墙端口

> 一般在企业应用中Linux防火墙是打开的，开通服务器之间访问的端口

iptables -I INPUT -p tcp --dport 24007:24011 -j ACCEPT
    iptables -I INPUT -p tcp --dport 49152:49162 -j ACCEPT

[root@mystorage01 ~]# cat /etc/glusterfs/glusterd.vol
    volume management
        type mgmt/glusterd
        option working-directory /var/lib/glusterd
        option transport-type socket,rdma
        option transport.socket.keepalive-time 10
        option transport.socket.keepalive-interval 2
        option transport.socket.read-fail-log off
        option ping-timeout 0
        option event-threads 1
    #   option base-port 49152    #默认端口可以在这里改，因为这个端口可能会和企业里的kvm端口冲突
    end-volume

6.5.2 Glusterfs文件系统优化

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数项目</th> 
   <th>说明</th> 
   <th>缺省值</th> 
   <th>合法值</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Auth.allow</td> 
   <td>IP访问授权</td> 
   <td>*（allow all）</td> 
   <td>IP地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Cluster.min-free-disk</td> 
   <td>剩余磁盘空间阈值</td> 
   <td>10%</td> 
   <td>百分比</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Cluster.stripe-block-size</td> 
   <td>条带大小</td> 
   <td>128KB</td> 
   <td>字节</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Network.frame-timeout</td> 
   <td>请求等待时间</td> 
   <td>1800s</td> 
   <td>0-1800</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Network.ping-timeout</td> 
   <td>客户端等待时间</td> 
   <td>42s</td> 
   <td>0-42</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Nfs.disabled</td> 
   <td>关闭NFS服务</td> 
   <td>Off</td> 
   <td>Off\on</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Performance.io-thread-count</td> 
   <td>IO线程数</td> 
   <td>16</td> 
   <td>0-65</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Performance.cache-refresh-timeout</td> 
   <td>缓存校验周期</td> 
   <td>1s</td> 
   <td>0-61</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Performance.cache-size</td> 
   <td>读缓存大小</td> 
   <td>32MB</td> 
   <td>字节</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

>  *  Performance.quick-read:优化读取小文件的性能
>  *  Performance.read-ahead:用预读的方式提高读取的性能，有利于应用频繁持续性的访问文件，当应用完成当前数据块读取的时候，下一个数据块就已经准备好了。
>  *  Performance.write-behind:写入数据时，先写入缓存内，再写入硬盘内，以提高写入的性能。
>  *  Performance.io-cache:缓存已经被读过的。

**调整方法：**  
`Glusster volume set <卷> <参数>`

[root@mystorage01 ~]# gluster volume info gs2
     
    Volume Name: gs2
    Type: Replicate
    Volume ID: 29e00864-685e-4bfd-8299-dce52cf2eb16
    Status: Started
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
    Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
    Options Reconfigured:
    performance.readdir-ahead: on

[root@mystorage01 ~]# gluster volume set gs2 performance.read-ahead on
    #设置预缓存优化
    volume set: success
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume info gs2
     
    Volume Name: gs2
    Type: Replicate
    Volume ID: 29e00864-685e-4bfd-8299-dce52cf2eb16
    Status: Started
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
    Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
    Options Reconfigured:
    performance.read-ahead: on
    performance.readdir-ahead: on     #已经添加上了

[root@mystorage01 ~]# gluster volume set gs2 performance.cache-size 256MB
    #设置读缓存大小
    volume set: success
    [root@mystorage01 ~]# gluster volume info gs2
     
    Volume Name: gs2
    Type: Replicate
    Volume ID: 29e00864-685e-4bfd-8299-dce52cf2eb16
    Status: Started
    Number of Bricks: 1 x 2 = 2
    Transport-type: tcp
    Bricks:
    Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
    Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
    Options Reconfigured:
    performance.cache-size: 256MB    #已经添加上了
    performance.read-ahead: on
    performance.readdir-ahead: on

6.5.3 监控及日常维护

> 使用Zabbix自带模板即可。Cpu，内存，主机存活，磁盘空间，主机运行时间，系统load。日常情况要查看服务器的监控值，遇到报警要及时处理。

#以下命令在复制卷的场景下才会有
    
    #gluster volume status gs2        查看节点NFS是否在线
    （开没开端口）
    #gluster volume heal gs2 full     启动完全修复
    #gluster volume heal gs2 info     查看需要修复的文件
    #gluster volume heal gs2 info healed         查看修复成功的文件
    #gluster volume heal gs2 info heal-failed    查看修复失败文件
    #gluster volume heal gs2 info split-brain    查看脑裂的文件
    #gluster volume quota gs2 enable      --激活quota功能
    #gluster volume quota gs2 disable     --关闭quota功能
    #gluster volume quota gs2 limit-usage   /data   10GB --/gs2/data 
    目录限制
    #gluster volume quota gs2 list --quota       信息列表
    #gluster volume quota gs2 list /data         --限制目录的quota信息
    #gluster volume set gs2 features.quota-timeout 5    --设置信息的超时事实上时间
    #gluster volume quota gs2 remove /data      -删除某个目录的quota设置
    
    备注：
    quota 功能，主要是对挂载点下的某个目录进行空间限额。如：/mnt/glusterfs/data目录，而不是对组成卷组的空间进行限制

## 7. 生产环境遇到常见故障处理 ##

### 7.1 硬盘故障 ###

> 因为底层做了raid配置，有硬件故障，直接更换硬盘，会自动同步数据。（raid5）

### 7.2 一台主机故障 ###

> 一台节点故障的情况包括以下类型：
> 
>  *  物理故障
>  *  同时有多块硬盘故障，造成是数据丢失
>  *  系统损坏不可修复

### 7.3 解决方法： ###

7.3.1 找一台完全一样的机器，至少要保证硬盘数量和大小一致，安装系统，配置和故障机同样的ip，安装gluster软件，保证配置一样，在其他健康的节点上执行命令gluster peer status，查看故障服务器的uuid

#例如：
    [root@glusterfs03 ~]# gluster peer status
    Number of Peers: 3
    Hostname: glusterfs02
    Uuid: 0b52290d-96b0-4b9c-988d-44062735a8a8
    State: Peer in Cluster (Connected)
    Hostname: glusterfs04
    Uuid: a43ac51b-641c-4fc4-be56-f6873423b462
    State: Peer in Cluster (Connected)
    Hostname: glusterfs01
    Uuid: 198f2c7c-1104-4671-8989-b430b77540e9
    State: Peer in Cluster (Connected)

7.3.2 修改新加机器的/var/lib/glusterd/glusterd.info和故障机器的一样

[root@glusterfs04 ~]# cat /var/lib/glusterd/glusterd.info 
    UUID=a43ac51b-641c-4fc4-be56-f6873423b462
    operating-version=30712

7.3.3 在新机器挂载目录上执行磁盘故障的操作（任意节点）

[root@glusterfs04 ~]# gluster volume heal gs2 full
    Launching heal operation to perform full self heal on volume gs2 has been successful 
    Use heal info commands to check status

7.3.4 就会自动开始同步，但是同步的时候会影响整个系统的性能，可以查看状态

[root@glusterfs04 ~]# gluster volume heal gs2 info
    Brick glusterfs03:/gluster/brick1
    Status: Connected
    Number of entries: 0
    Brick glusterfs04:/gluster/brick1
    Status: Connected
    Number of entries: 0

作者：[退役小学生][Link 1]

出处：[https://www.cnblogs.com/ywb123][Link 1]

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[Link 1]: https://www.cnblogs.com/ywb123