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GlusterFS分布式存储系统

时间：2019-01-13 11:41:20      阅读：252      评论：0      收藏：0      [点我收藏+]

标签：实现   cpu   实验   stripe   集中管理   校验   geo   节点   修复   

GlusterFS分布式存储系统

一，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）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。

（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。

（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）

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1.5 GlusterFS企业主要应用场景

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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。

  • Media

文档，图片，音频，视频

  • Shared storage

云存储，虚拟化存储，HPC（高性能计算）

  • Big data

日志文件，RFID（射频识别）数据

二，部署安装

2.1 GlusterFS 安装前的准备

  1. 电脑一台，内存>=4G,可用磁盘空间大于50G
  2. 安装VMWARE Workstation虚拟机软件
  3. 安装好四台CentOS-6-x86_64（6.2-6.8都可以）的虚拟机
  4. 基本系统：1核CPU+1024M内存+10G硬盘
  5. 网络选择：网络地址转换（NAT）
  6. 关闭iptables和SELinux
  7. 预装glusterfs软件包
描述IP主机名需求
Linux_node1 192.168.200.150 mystorage01 多添加两块各10G的sdb和sdc
Linux_node2 192.168.200.151 mystorage02 多添加两块各10G的sdb和sdc
Linux_node3 192.168.200.152 mystorage03 多添加两块各10G的sdb和sdc
Linux_node4 192.168.200.153 mystorage04 多添加两块各10G的sdb和sdc
Linux_node5 192.168.200.154 WebServerClinet 无
 
  1. #为了实验的准确性，请尽量和我用一个版本的Linux操作系统
  2. #并用实验给的rpm包作为yum源
  3. [root@localhost rpm]# cat /etc/redhat-release
  4. CentOS release 6.5 (Final)
  6. [root@localhost rpm]# uname -r
  7. 2.6.32-431.el6.x86_64
  9. [root@localhost rpm]# pwd
  10. /root/rpm
  12. [root@localhost rpm]# ls
  14. dbench-4.0-12.el6.x86_64.rpm libaio-0.3.107-10.el6.x86_64.rpm
  15. glusterfs-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm libevent-1.4.13-4.el6.x86_64.rpm
  16. glusterfs-api-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm libgssglue-0.1-11.el6.x86_64.rpm
  17. glusterfs-api-devel-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm libntirpc-1.3.1-1.el6.x86_64.rpm
  18. glusterfs-cli-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm libntirpc-devel-1.3.1-1.el6.x86_64.rpm
  19. glusterfs-client-xlators-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm libtirpc-0.2.1-13.el6_9.x86_64.rpm
  20. glusterfs-coreutils-0.0.1-0.1.git0c86f7f.el6.x86_64.rpm nfs-utils-1.2.3-75.el6_9.x86_64.rpm
  21. glusterfs-coreutils-0.2.0-1.el6_37.x86_64.rpm nfs-utils-lib-1.1.5-13.el6.x86_64.rpm
  22. glusterfs-devel-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm python-argparse-1.2.1-2.1.el6.noarch.rpm
  23. glusterfs-extra-xlators-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm python-gluster-3.7.20-1.el6.noarch.rpm
  24. glusterfs-fuse-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm pyxattr-0.5.0-1.el6.x86_64.rpm
  25. glusterfs-ganesha-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm repodata
  26. glusterfs-geo-replication-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm rpcbind-0.2.0-13.el6_9.1.x86_64.rpm
  27. glusterfs-libs-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm rsync-3.0.6-12.el6.x86_64.rpm
  28. glusterfs-rdma-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm userspace-rcu-0.7.16-2.el6.x86_64.rpm
  29. glusterfs-resource-agents-3.7.20-1.el6.noarch.rpm userspace-rcu-0.7.7-1.el6.x86_64.rpm
  30. glusterfs-server-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm userspace-rcu-devel-0.7.16-2.el6.x86_64.rpm
  31. keyutils-1.4-5.el6.x86_64.rpm userspace-rcu-devel-0.7.7-1.el6.x86_64.rpm
  32. keyutils-libs-1.4-5.el6.x86_64.rpm
  34. [root@localhost rpm]# yum -y install glusterfs-server glusterfs-cli glusterfs-geo-replication

2.2 GlusterFS 安装

2.2.1 修改主机名

2.2.2 添加hosts文件实现集群主机之间相互能够解析

  1. [root@glusterfs01 ~]# cat /etc/hosts
  2. 127.0.0.1 localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
  3. ::1 localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
  4. 192.168.200.150 glusterfs01
  5. 192.168.200.151 glusterfs02
  6. 192.168.200.152 glusterfs03
  7. 192.168.200.153 glusterfs04

2.2.3 关闭selinux和防火墙

  1. #关闭selinux
  2. sed -i ‘s#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#‘ /etc/sysconfig/selinux
  3. #关闭iptables
  4. service iptables stop
  5. chkconfig iptables off

2.2.4 利用教程附带的rpm软件包组，充当本地定制化yum源

  1. yum -y install createrepo
  2. yum -y install glusterfs-server glusterfs-cli glusterfs-geo-replication

2.3 配置glusterfs

2.3.1 查看glusterfs版本信息

  1. [root@glusterfs01 ~]# which glusterfs
  2. /usr/sbin/glusterfs
  3. [root@glusterfs01 ~]# glusterfs -V
  4. glusterfs 3.7.20 built on Jan 30 2017 15:39:27
  5. Repository revision: git://git.gluster.com/glusterfs.git
  6. Copyright (c) 2006-2013 Red Hat, Inc. <http://www.redhat.com/>
  7. GlusterFS comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
  8. It is licensed to you under your choice of the GNU Lesser
  9. General Public License, version 3 or any later version (LGPLv3
  10. or later), or the GNU General Public License, version 2 (GPLv2),
  11. in all cases as published by the Free Software Foundation.

2.3.2 启动停止服务

  1. [root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd status #查看服务状态
  2. glusterd (pid 906) is running...
  3. [root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd stop #停止
  4. Stopping glusterd: [ OK ]
  5. [root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd status
  6. glusterd is stopped
  7. [root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd start #启动
  8. Starting glusterd: [ OK ]
  9. [root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd status
  10. glusterd (pid 1356) is running...
  11. [root@glusterfs01 ~]# chkconfig glusrerd 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

  1. #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
  2. [root@glusterfs01 ~]# gluster peer probe glusterfs02
  3. peer probe: success.
  4. [root@glusterfs01 ~]# gluster peer probe glusterfs03
  5. peer probe: success.
  6. [root@glusterfs01 ~]# gluster peer probe glusterfs04
  7. peer probe: success.

2.3.4 查看虚拟机信任状态添加结果

  1. [root@glusterfs01 ~]# gluster peer status
  2. Number of Peers: 3
  4. Hostname: glusterfs02
  5. Uuid: 0b52290d-96b0-4b9c-988d-44062735a8a8
  6. State: Peer in Cluster (Connected)
  8. Hostname: glusterfs03
  9. Uuid: c5dd23d5-c93c-427c-811b-3255da3c9691
  10. State: Peer in Cluster (Connected)
  12. Hostname: glusterfs04
  13. Uuid: a43ac51b-641c-4fc4-be56-f6873423b462
  14. State: Peer in Cluster (Connected)

同学们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

  1. #链接光盘源，安装xfs支持包（Centos7已经不再需要安装）
  2. #所有都要装
  3. yum -y install xfsprogs

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

  1. [root@glusterfs01 ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb
  2. mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
  3. /dev/sdb is entire device, not just one partition!
  4. Proceed anyway? (y,n) y
  5. Filesystem label=
  6. OS type: Linux
  7. Block size=4096 (log=2)
  8. Fragment size=4096 (log=2)
  9. Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
  10. 655360 inodes, 2621440 blocks
  11. 131072 blocks (5.00%) reserved for the super user
  12. First data block=0
  13. Maximum filesystem blocks=2684354560
  14. 80 block groups
  15. 32768 blocks per group, 32768 fragments per group
  16. 8192 inodes per group
  17. Superblock backups stored on blocks:
  18. 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632
  20. Writing inode tables: done
  21. Creating journal (32768 blocks): done
  22. Writing superblocks and filesystem accounting information: done
  24. This filesystem will be automatically checked every 28 mounts or
  25. 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)

  1. [root@glusterfs01 ~]# mkdir -p /gluster/brick1
  2. [root@glusterfs01 ~]# mount /dev/sdb /gluster/brick1
  3. [root@glusterfs01 ~]# df -h
  4. Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
  5. /dev/mapper/VolGroup-lv_root 18G 1.1G 16G 7% /
  6. tmpfs 491M 0 491M 0% /dev/shm
  7. /dev/sda1 485M 33M 427M 8% /boot
  8. /dev/sr0 4.2G 4.2G 0 100% /media/cdrom
  9. /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

  1. [root@glusterfs01 ~]# echo "mount /dev/sdb /gluster/brick1" >> /etc/rc.local
  2. [root@glusterfs01 ~]# echo "mount /dev/sdc /gluster/brick2" >> /etc/rc.local
  3. [root@glusterfs01 ~]# tail -2 /etc/rc.local
  4. mount /dev/sdb /gluster/brick1
  5. 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）：
  1. #创建分布式卷（在glusterfs01上操作）
  2. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume create gs1 glusterfs01:/gluster/brick1 glusterfs02:/gluster/brick1 force
  3. volume create: gs1: success: please start the volume to access data
  5. #启动创建的卷（在glusterfs01上操作）
  6. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume start gs1
  7. volume start: gs1: success
  9. #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）
  10. [root@glusterfs04 ~]# gluster volume info
  12. Volume Name: gs1 #卷名
  13. Type: Distribute #分布式
  14. Volume ID: 0f0adf7a-3b8f-4016-ac72-83f633e90fac #ID号
  15. Status: Started #启动状态
  16. Number of Bricks: 2 #一共两个块设备
  17. Transport-type: tcp #tcp的连接方式
  18. Bricks: #块信息
  19. Brick1: glusterfs01:/gluster/brick1
  20. Brick2: glusterfs02:/gluster/brick1
  21. Options Reconfigured:
  22. performance.readdir-ahead: on

2.3.7 volume的两种挂载方式

（1）以glusterfs方式挂载

  1. #挂载卷到目录（在glusterfs01上操作）
  2. [root@glusterfs01 ~]# 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
  3. [root@glusterfs01 ~]# df -h
  4. Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
  5. /dev/mapper/VolGroup-lv_root 18G 1.1G 16G 7% /
  6. tmpfs 491M 0 491M 0% /dev/shm
  7. /dev/sda1 485M 33M 427M 8% /boot
  8. /dev/sr0 4.2G 4.2G 0 100% /media/cdrom
  9. /dev/sdb 9.9G 151M 9.2G 2% /gluster/brick1
  10. 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
  12. #在挂载好的/mnt目录里创建实验文件（在glusterfs01上操作）
  13. [root@glusterfs01 ~]# touch /mnt/{1..5}
  14. [root@glusterfs01 ~]# ls /mnt
  15. 1 2 3 4 5
  17. #在其他虚拟机上挂载分布式卷gs1，查看同步挂载结果
  18. [root@glusterfs02 rpm]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
  19. [root@glusterfs02 rpm]# ls /mnt
  20. 1 2 3 4 5
  21. [root@glusterfs03 rpm]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
  22. [root@glusterfs03 rpm]# ls /mnt
  23. 1 2 3 4 5
  24. [root@glusterfs04 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
  25. [root@glusterfs04 ~]# ls /mnt
  26. 1 2 3 4 5

（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

  1. #在glusterfs01上执行如下操作
  2. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume status #查看分布式卷的状态
  3. Status of volume: gs1
  4. Gluster process TCP Port RDMA Port Online Pid
  5. ------------------------------------------------------------------------------
  6. Brick glusterfs01:/gluster/brick1 49152 0 Y 1911
  7. Brick glusterfs02:/gluster/brick1 49152 0 Y 1695
  8. NFS Server on localhost N/A N/A N N/A #本地分布式卷NFS挂载未开启
  9. NFS Server on glusterfs04 2049 0 Y 2679
  10. NFS Server on glusterfs02 2049 0 Y 2600 #出现具体的端口就表明开启了
  11. NFS Server on glusterfs03 2049 0 Y 2608
  13. Task Status of Volume gs1
  14. ------------------------------------------------------------------------------
  15. 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：

  1. #在glusterfs01上执行如下操作
  2. [root@glusterfs01 ~]# rpm -qa nfs-utils #查看是否安装nfs-utils
  3. nfs-utils-1.2.3-75.el6_9.x86_64
  4. [root@glusterfs01 ~]# rpm -qa rpcbind #查看是否安装rpcbind
  5. rpcbind-0.2.0-13.el6_9.1.x86_64
  6. [root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/rpcbind status #查看rpcbind服务状态
  7. rpcbind is stopped
  8. [root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/rpcbind start #开启rpcbind服务
  9. Starting rpcbind: [ OK ]
  10. [root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd stop #停止glusterd服务
  11. Stopping glusterd: [ OK ]
  12. [root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd start #开启glusterd服务
  13. Starting glusterd: [ OK ]
  14. root@glusterfs01 ~]# gluster volume status #这里需要等几秒再查看，就会发现nfs挂载方式开启了
  15. Status of volume: gs1
  16. Gluster process TCP Port RDMA Port Online Pid
  17. ------------------------------------------------------------------------------
  18. Brick glusterfs01:/gluster/brick1 49152 0 Y 1911
  19. Brick glusterfs02:/gluster/brick1 49152 0 Y 1695
  20. NFS Server on localhost 2049 0 Y 2984 #已经开启
  21. NFS Server on glusterfs04 2049 0 Y 2679
  22. NFS Server on glusterfs03 2049 0 Y 2608
  23. NFS Server on glusterfs02 2049 0 Y 2600
  25. Task Status of Volume gs1
  26. ------------------------------------------------------------------------------
  27. 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

  1. #在Webserver上进行如下操作
  2. [root@WebServer ~]# rpm -qa nfs-utils #查看nfs-utils是否安装
  3. nfs-utils-1.2.3-39.el6.x86_64
  4. [root@WebServer ~]# mount -t nfs 192.168.200.150:/gs1 /mnt #以nfs方式远程挂载分布式卷
  5. mount.nfs: rpc.statd is not running but is required for remote locking.
  6. mount.nfs: Either use ‘-o nolock‘ to keep locks local, or start statd.
  7. mount.nfs: an incorrect mount option was specified #根据提示我们加上-o nolock参数
  8. [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs1 /mnt
  9. [root@WebServer ~]# ls /mnt #挂载成功
  10. 1 2 3 4 5 6 666 sss yunjisuan
  11. [root@WebServer ~]# touch /mnt/benet #创建文件测试
  12. [root@WebServer ~]# ls /mnt
  13. 1 2 3 4 5 6 666 benet sss yunjisuan
  15. #在glusterfs任意虚拟机上进行如下操作
  16. [root@glusterfs04 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
  17. [root@glusterfs04 ~]# ls /mnt
  18. 1 2 3 4 5 6 666 benet sss yunjisuan #数据已经同步

2.3.8 创建分布式复制卷

  1. #在任意一台gluster虚拟机上进行如下操作
  2. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume create gs2 replica 2 glusterfs03:/gluster/brick1 glusterfs04:/gluster/brick1 force
  3. volume create: gs2: success: please start the volume to access data
  4. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
  6. Volume Name: gs2
  7. Type: Replicate #复制卷
  8. Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
  9. Status: Created
  10. Number of Bricks: 1 x 2 = 2
  11. Transport-type: tcp
  12. Bricks:
  13. Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
  14. Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
  15. Options Reconfigured:
  16. performance.readdir-ahead: on
  17. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume start gs2 #启动卷
  18. volume start: gs2: success

2.3.9 创建分布式条带卷

  1. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume create gs3 stripe 2 glusterfs01:/gluster/brick2 glusterfs02:/gluster/brick2 force
  2. volume create: gs3: success: please start the volume to access data
  3. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs3
  5. Volume Name: gs3
  6. Type: Stripe #条带卷
  7. Volume ID: 6d2e27c7-f5a1-4473-9df8-a7261851a2ed
  8. Status: Created
  9. Number of Bricks: 1 x 2 = 2
  10. Transport-type: tcp
  11. Bricks:
  12. Brick1: glusterfs01:/gluster/brick2
  13. Brick2: glusterfs02:/gluster/brick2
  14. Options Reconfigured:
  15. performance.readdir-ahead: on
  16. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume start gs3 #启动卷
  17. volume start: gs3: success

三，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

  1. #在WebServer上进行数据写入操作
  2. [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs1 /mnt
  3. [root@WebServer ~]# df -h
  4. Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
  5. /dev/mapper/VolGroup-lv_root 18G 1014M 16G 7% /
  6. tmpfs 491M 0 491M 0% /dev/shm
  7. /dev/sda1 485M 33M 427M 8% /boot
  8. /dev/sr0 4.2G 4.2G 0 100% /media/cdrom
  9. 192.168.200.150:/gs1 20G 301M 19G 2% /mnt
  10. [root@WebServer ~]# touch /mnt/{1..10}
  11. [root@WebServer ~]# ls /mnt/
  12. 1 10 2 3 4 5 6 7 8 9
  14. #在glusterfs01和glusterfs02上进行查看（看看数据到底写入了哪个盘）
  15. [root@glusterfs01 ~]# ls /gluster/brick1
  16. 1 5 7 8 9
  17. [root@glusterfs02 ~]# ls /gluster/brick1
  18. 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

  1. #在WebServer上进行数据写入操作
  2. [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs2 /mnt
  3. [root@WebServer ~]# df -h
  4. Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
  5. /dev/mapper/VolGroup-lv_root 18G 1014M 16G 7% /
  6. tmpfs 491M 0 491M 0% /dev/shm
  7. /dev/sda1 485M 33M 427M 8% /boot
  8. /dev/sr0 4.2G 4.2G 0 100% /media/cdrom
  9. 192.168.200.150:/gs2 9.9G 151M 9.2G 2% /mnt #可用容量减半
  10. [root@WebServer ~]# ls /mnt
  11. lost+found
  12. [root@WebServer ~]# touch /mnt/{1..10}
  13. [root@WebServer ~]# ls /mnt
  14. 1 10 2 3 4 5 6 7 8 9 lost+found
  16. #在glusterfs03和glusterfs04上进行查看（看看数据到底写入了哪个盘）
  17. [root@glusterfs03 ~]# ls /gluster/brick1
  18. 1 10 2 3 4 5 6 7 8 9 lost+found
  19. [root@glusterfs04 ~]# ls /gluster/brick1
  20. 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

  1. #在WebServer上进行数据写入操作
  2. [root@WebServer ~]# umount /mnt
  3. [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs3 /mnt
  4. [root@WebServer ~]# df -h
  5. Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
  6. /dev/mapper/VolGroup-lv_root 18G 1014M 16G 7% /
  7. tmpfs 491M 0 491M 0% /dev/shm
  8. /dev/sda1 485M 33M 427M 8% /boot
  9. /dev/sr0 4.2G 4.2G 0 100% /media/cdrom
  10. 192.168.200.150:/gs3 20G 301M 19G 2% /mnt
  11. [root@WebServer ~]# dd if=/dev/zero of=/root/test bs=1024 count=262144 #创建大小为256M的文件
  12. 262144+0 records in
  13. 262144+0 records out
  14. 268435456 bytes (268 MB) copied, 1.81006 s, 148 MB/s
  15. [root@WebServer ~]# du -sh test
  16. 256M test
  17. [root@WebServer ~]# cp test /mnt/ #复制到/mnt目录下
  18. [root@WebServer ~]# ls /mnt
  19. test
  20. [root@WebServer ~]# du -sh /mnt/test #查看大小为256M
  21. 256M /mnt/test
  23. #在glusterfs01和glusterfs02上进行查看（看看数据到底是怎么存的）
  24. [root@glusterfs01 ~]# du -sh /gluster/brick2/test
  25. 129M /gluster/brick2/test
  26. [root@glusterfs02 ~]# du -sh /gluster/brick2/test
  27. 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。

四，存储卷中brick块设备的扩容

4.1 分布式复制卷的扩容

  1. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume add-brick gs2 replica 2 glusterfs03:/gluster/brick2 glusterfs04:/gluster/brick2 force #添加两个块设备
  2. volume add-brick: success
  3. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
  5. Volume Name: gs2
  6. Type: Distributed-Replicate
  7. Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
  8. Status: Started
  9. Number of Bricks: 2 x 2 = 4 #已经扩容
  10. Transport-type: tcp
  11. Bricks:
  12. Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
  13. Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
  14. Brick3: glusterfs03:/gluster/brick2
  15. Brick4: glusterfs04:/gluster/brick2
  16. Options Reconfigured:
  17. 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

  1. #在WebServer上挂载gs2并查看挂载目录的容量
  2. [root@WebServer ~]# umount /mnt
  3. [root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs2 /mnt
  4. [root@WebServer ~]# df -h
  5. Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
  6. /dev/mapper/VolGroup-lv_root 18G 1.3G 16G 8% /
  7. tmpfs 491M 0 491M 0% /dev/shm
  8. /dev/sda1 485M 33M 427M 8% /boot
  9. /dev/sr0 4.2G 4.2G 0 100% /media/cdrom
  10. 192.168.200.150:/gs2 20G 301M 19G 2% /mnt #已经扩容

再次写入数据

  1. #在WebServer上进行数据写入操作
  2. [root@WebServer ~]# touch /mnt/{11..20}
  3. [root@WebServer ~]# ls /mnt
  4. 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 20 3 4 5 6 7 8 9 lost+found
  6. #在glusterfs03和glusterfs04上查看数据存到哪里去了
  7. [root@glusterfs03 ~]# gluster volume info gs2
  9. Volume Name: gs2
  10. Type: Distributed-Replicate
  11. Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
  12. Status: Started
  13. Number of Bricks: 2 x 2 = 4
  14. Transport-type: tcp
  15. Bricks:
  16. Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1 #组成gs2的块设备就在03和04上
  17. Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
  18. Brick3: glusterfs03:/gluster/brick2
  19. Brick4: glusterfs04:/gluster/brick2
  20. Options Reconfigured:
  21. performance.readdir-ahead: on
  22. [root@glusterfs03 ~]# ls /gluster/brick1
  23. 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 20 3 4 5 6 7 8 9 lost+found
  24. [root@glusterfs03 ~]# ls /gluster/brick2
  25. lost+found #什么都没有
  26. [root@glusterfs04 ~]# ls /gluster/brick1
  27. 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 20 3 4 5 6 7 8 9 lost+found
  28. [root@glusterfs04 ~]# ls /gluster/brick2
  29. lost+found #还是什么都没有

通过对扩容的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。

  1. #对gs2进行磁盘存储平衡
  2. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume rebalance gs2 start
  3. volume rebalance: gs2: success: Rebalance on gs2 has been started successfully. Use rebalance status command to check status of the rebalance process.
  4. ID: 0024338c-84df-4edb-b68c-107415a27506
  6. #检查gs2块设备磁盘平衡结果
  7. [root@glusterfs03 ~]# ls /gluster/brick1
  8. 10 12 14 15 16 17 2 3 4 6 lost+found
  9. [root@glusterfs03 ~]# ls /gluster/brick2
  10. 1 11 13 18 19 20 5 7 8 9 lost+found
  11. [root@glusterfs04 ~]# ls /gluster/brick1
  12. 10 12 14 15 16 17 2 3 4 6 lost+found
  13. [root@glusterfs04 ~]# ls /gluster/brick2
  14. 1 11 13 18 19 20 5 7 8 9 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。

五，存储卷的缩减与删除

（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。

  1. #先停止卷gs2
  2. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume stop gs2
  3. Stopping volume will make its data inaccessible. Do you want to continue? (y/n) y
  4. volume stop: gs2: success
  6. #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
  7. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume remove-brick gs2 replica 2 glusterfs03:/gluster/brick2 glusterfs04:/gluster/brick2 force
  8. Removing brick(s) can result in data loss. Do you want to Continue? (y/n) y
  9. volume remove-brick commit force: success
  11. #我们发现gs2的卷已经被移除
  12. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
  14. Volume Name: gs2
  15. Type: Replicate
  16. Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
  17. Status: Stopped
  18. Number of Bricks: 1 x 2 = 2
  19. Transport-type: tcp
  20. Bricks:
  21. Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
  22. Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
  23. Options Reconfigured:
  24. performance.readdir-ahead: on
  26. #重新启动卷gs2
  27. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume start gs2
  28. volume start: gs2: success

（2）对存储卷进行删除

  1. #停止卷gs1
  2. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume stop gs1
  3. Stopping volume will make its data inaccessible. Do you want to continue? (y/n) y
  4. volume stop: gs1: success
  6. #删除卷gs1
  7. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume delete gs1
  8. Deleting volume will erase all information about the volume. Do you want to continue? (y/n) y
  9. volume delete: gs1: success
  11. #查看卷信息，发现gs1已经没了
  12. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume info
  14. Volume Name: gs2
  15. Type: Replicate
  16. Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
  17. Status: Started
  18. Number of Bricks: 1 x 2 = 2
  19. Transport-type: tcp
  20. Bricks:
  21. Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
  22. Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
  23. Options Reconfigured:
  24. performance.readdir-ahead: on
  26. Volume Name: gs3
  27. Type: Stripe
  28. Volume ID: 6d2e27c7-f5a1-4473-9df8-a7261851a2ed
  29. Status: Started
  30. Number of Bricks: 1 x 2 = 2
  31. Transport-type: tcp
  32. Bricks:
  33. Brick1: glusterfs01:/gluster/brick2
  34. Brick2: glusterfs02:/gluster/brick2
  35. Options Reconfigured:
  36. 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。

六，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。

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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

  1. iptables -I INPUT -p tcp --dport 24007:24011 -j ACCEPT
  2. iptables -I INPUT -p tcp --dport 49152:49162 -j ACCEPT
  1. [root@glusterfs01 ~]# cat /etc/glusterfs/glusterd.vol
  2. volume management
  3. type mgmt/glusterd
  4. option working-directory /var/lib/glusterd
  5. option transport-type socket,rdma
  6. option transport.socket.keepalive-time 10
  7. option transport.socket.keepalive-interval 2
  8. option transport.socket.read-fail-log off
  9. option ping-timeout 0
  10. option event-threads 1
  11. # 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

6.5.2 Glusterfs文件系统优化

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

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>

  1. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
  3. Volume Name: gs2
  4. Type: Replicate
  5. Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
  6. Status: Started
  7. Number of Bricks: 1 x 2 = 2
  8. Transport-type: tcp
  9. Bricks:
  10. Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
  11. Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
  12. Options Reconfigured:
  13. performance.readdir-ahead: on
  14. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume set gs2 performance.read-ahead on #设置预缓存优化
  15. volume set: success
  16. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
  18. Volume Name: gs2
  19. Type: Replicate
  20. Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
  21. Status: Started
  22. Number of Bricks: 1 x 2 = 2
  23. Transport-type: tcp
  24. Bricks:
  25. Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
  26. Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
  27. Options Reconfigured:
  28. performance.read-ahead: on #已经添加上了
  29. performance.readdir-ahead: on
  30. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume set gs2 performance.cache-size 256MB #设置读缓存大小
  31. volume set: success
  32. [root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
  34. Volume Name: gs2
  35. Type: Replicate
  36. Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
  37. Status: Started
  38. Number of Bricks: 1 x 2 = 2
  39. Transport-type: tcp
  40. Bricks:
  41. Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
  42. Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
  43. Options Reconfigured:
  44. performance.cache-size: 256MB #已经添加上了
  45. performance.read-ahead: on
  46. 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。

  1. #以下命令在复制卷的场景下才会有
  2. #gluster volume status gs2 查看节点NFS是否在线
  3. （开没开端口）
  4. #gluster volume heal gs2 full 启动完全修复
  6. #gluster volume heal gs2 info 查看需要修复的文件
  8. #gluster volume heal gs2 info healed 查看修复成功的文件
  10. #gluster volume heal gs2 info heal-failed 查看修复失败文件
  12. #gluster volume heal gs2 info split-brain 查看脑裂的文件
  14. #gluster volume quota gs2 enable --激活quota功能
  16. #gluster volume quota gs2 disable --关闭quota功能
  18. #gluster volume quota gs2 limit-usage /data 10GB --/gs2/data 目录限制
  20. #gluster volume quota gs2 list --quota 信息列表
  22. #gluster volume quota gs2 list /data --限制目录的quota信息
  24. #gluster volume set gs2 features.quota-timeout 5 --设置信息的超时事实上时间
  26. #gluster volume quota gs2 remove /data -删除某个目录的quota设置
  28. 备注：
  30. 1）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

七 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：

1，物理故障
2，同时有多块硬盘故障，造成是数据丢失
3，系统损坏不可修复

解决方法：

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

  1. #例如：
  2. [root@glusterfs03 ~]# gluster peer status
  3. Number of Peers: 3
  5. Hostname: glusterfs02
  6. Uuid: 0b52290d-96b0-4b9c-988d-44062735a8a8
  7. State: Peer in Cluster (Connected)
  9. Hostname: glusterfs04
  10. Uuid: a43ac51b-641c-4fc4-be56-f6873423b462
  11. State: Peer in Cluster (Connected)
  13. Hostname: glusterfs01
  14. Uuid: 198f2c7c-1104-4671-8989-b430b77540e9
  15. State: Peer in Cluster (Connected)
  16. [root@glusterfs03 ~]#

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

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

在新机器挂载目录上执行磁盘故障的操作（任意节点）

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

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

  1. [root@glusterfs04 ~]# gluster volume heal gs2 info
  2. Brick glusterfs03:/gluster/brick1
  3. Status: Connected
  4. Number of entries: 0
  6. Brick glusterfs04:/gluster/brick1
  7. Status: Connected
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GlusterFS分布式存储系统

标签：实现   cpu   实验   stripe   集中管理   校验   geo   节点   修复   

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