GFS分布式文件系统
作者：互联网
GFS
一、GlusterFS
1、概述
2、特点
3、GlusterFS术语
二、GlusterFS架构
1、模块化、堆栈式的架构
模块化：每个模块可以提供不同的功能
堆栈式：同时启用多个模块，多个功能可以组合，实现复杂的功能
通过对模块的组合，实现复杂的功能
解读上图：
上半部分为客户端，中间为网络层，下半部分为服务端
1、封装多个功能模块，组成堆栈式的结构，来实现复杂的功能
2、然后以请求的方式与客户端进行交互，客户端与服务端进行交互，由于可能会存在系统兼容问题，需要通过posix来解决系统兼容性问题，让客户端的命令通过posix过滤后可以在服务端执行
上图
1、外来一个请求，例：用户端申请创建一个文件，客户端或应用程序通过GFS的挂载点访问数据
2、linux系统内容通过VFSAPI收到请求并处理
3、VFS将数据递交给FUSE内核文件系统，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
4、GlusterFS client端收到数据后，会根据配置文件的配置对数据进行处理
5、再通过网络，将数据发送给远端的ClusterFS server，并将数据写入到服务器储存设备上
6、server再将数据转交给VFS伪文件系统，再由VFS进行转存处理，最后交给EXT3
2、后端存储如何定位文件
弹性HASH算法
通过HASH算法得到一个固定长度的数据（这里是32位整数）
通常情况下，不同数据得到的结果是不同的
为了解决分布式文件数据索引、定位的复杂程度，而使用了HASH算法来辅助
3、GFS支持的七种卷
1、分布式卷（默认）：文件通过HASH算法分布到所有Brick Server上，这种卷是GFS的基础；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，并不具备容错能力，属于文件级RAID 0
2、条带卷（默认）：类似RAID 0，文件被分成数据库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
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
4、分布式条带卷（Distribute Stripe volume）：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的特点
5、分布式复制卷（Distribute Replica volume）：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
6、条带复制卷（Stripe Replca 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
三、GFS部署
链接: gfs软件包
提取码: krhe
集群环境准备
Node1节点：node1/192.168.221.20 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node2节点：node2/192.168.221.30 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node3节点：node3/192.168.221.70 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
Node4节点：node4/192.168.221.80 磁盘： /dev/sdb1 挂载点： /data/sdb1
/dev/sdc1 /data/sdc1
/dev/sdd1 /data/sdd1
/dev/sde1 /data/sde1
=客户端节点：192.168.221.100=
1、创建磁盘分区，并挂载
Node1节点：192.168.221.20
Node2节点：192.168.221.30
Node3节点：192.168.221.70
Node4节点：192.168.221.80
所有节点都要划分磁盘，这里使用node1作为示范，用脚本对磁盘进行操作
vim 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
chmod +x fdisk.sh
./fdisk.sh
df -h
2、更改节点名称，配置hosts文件
Node1节点：192.168.221.20
Node2节点：192.168.221.30
Node3节点：192.168.221.70
Node4节点：192.168.221.80
所有节点都要配置，这里使用node1作为示范
hostname node1
su -
echo "192.168.221.20 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.221.30 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.221.70 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.221.80 node4" >> /etc/hosts
cat /etc/hosts
3、安装、启动GlusterFS服务
Node1节点：192.168.221.20
Node2节点：192.168.221.30
Node3节点：192.168.221.70
Node4节点：192.168.221.80
所有节点都要安装，这里使用node1作为示范
#将软件包放入opt目录下
cd /opt
unzip gfsrepo.zip
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repos.bak
mv * repos.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-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
systemctl start glusterd.service
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service
4、添加节点并创建集群
Node1节点：192.168.221.20
添加节点到存储信任池中
gluster peer probe node1
gluster peer probe node2
gluster peer probe node3
gluster peer probe node4
#查看群集状态（可以在每个节点上使用）
gluster peer status
5、创建五种卷
========根据以下规划创建卷=========
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
创建分布式卷
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
6、配置客户端
部署Gluster客户端（192.168.221.100）
（1）安装客户端软件
cd /opt
unzip gfsrepo.zip
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repos.bak
mv * repos.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）配置/etc/hosts文件
echo "192.168.221.20 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.221.30 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.221.70 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.221.80 node4" >> /etc/hosts
cat /etc/hosts
（3）创建挂载目录
mkdir -p /srs/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
cd /srs
ls
（4）挂载 Gluster 文件系统
临时挂载
mount.glusterfs node1:dis-volume /srs/dis
mount.glusterfs node1:stripe-volume /srs/stripe
mount.glusterfs node1:rep-volume /srs/rep
mount.glusterfs node1:dis-stripe /srs/dis_stripe
mount.glusterfs node1:dis-rep /srs/dis_rep
df -h
企业中最好用永久挂载，以防重启或服务器宕机（这里不做演示）
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
7、测试
部署Gluster客户端（192.168.221.100）
向卷中写入文件
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 demo* /srs/dis
cp demo* /srs/stripe/
cp demo* /srs/rep/
cp demo* /srs/dis_stripe/
cp demo* /srs/dis_rep/
8、查看
查看卷对应的磁盘分区中的文件数据，验证结果
（1）查看分布式文件分布
node1:/dev/sdb1
ll -h /data/sdb1
node2:/dev/sdb1
ll -h /data/sdb1
现象：分布式只会将demo文件分开存储（5个文件不在同一磁盘分区上），不会将数据分片和备份
（2）查看条带卷文件分布
node1:/dev/sdc1
ll -h /data/sdc1
node2:/dev/sdc1
ll -h /data/sdc1
现象：条带卷会将每个demo文件中的数据分片存储（两个分区各有20M的文件），没有备份
（3）查看复制卷文件分布
node3:/dev/sdb1
ll -h /data/sdb1
node4:/dev/sdb1
ll -h /data/sdb1
现象：复制卷会将每个文件放入卷中的磁盘分区中（两分区的文件一样）
（4）查看分布式条带卷分布
node1:/dev/sdd1
ll -h /data/sdd1
node2:/dev/sdd1
ll -h /data/sdd1
node3:/dev/sdd1
ll -h /data/sdd1
node4:/dev/sdd1
ll -h /data/sdd1
现象：分布式条带卷中，带有分布式和条带卷的特点，即将数据分片，又将文件分开存储，没有备份
（5）查看分布式复制卷分布
node1:/dev/sde1
ll -h /data/sde1
node2:/dev/sde1
ll -h /data/sde1
node3:/dev/sde1
ll -h /data/sde1
node4:/dev/sde1
ll -h /data/sde1
现象：分布式复制卷中，带有分布式和复制卷的特点，即将文件分开存储，又复制一遍文件（备份）
四、冗余测试
1、node2节点模拟故障
systemctl stop glusterd.service
2、客户端验证
在客户端（192.168.221.100）上查看文件是否正常
（1）分布式卷
ls -lh /srs/dis/
结论：数据查看，缺少demo5，文件demo5是存储在node2上的，所以分布式卷不具备冗余
（2）条带卷
ls -lh /srs/stripe/
结论：文件中没有数据，说明数据全部丢失，所以条带卷不具备冗余
（3）复制卷
在node3和node4中选一个关闭的，关闭node4（192.168.163.14）进行测试，
具有冗余
ls -lh /srs/rep/
结论：文件和数据都在，所以复制卷具有冗余
（4）分布式条带卷
ls -lh /srs/dis_stripe/
结论：存储在node1和node2上的4个文件不见了（数据是分片存储的），所以分布式条带卷不具备冗余
（5）分布式复制卷
ls -lh /srs/dis_rep/
结论：文件和数据都在，所以分布式复制卷具有冗余
六、其他相关维护命令
标签：GFS,192.168,dev,node1,分布式文件系统,分布式,data,dis 来源： https://blog.csdn.net/weixin_53685939/article/details/118940853