本文详细介绍了开源的分布式文件系统GlusterFS，包括其无元数据服务器的特点、模块化堆栈式架构、弹性HASH算法。重点讲述了分布式、条带、复制、分布式条带和分布式复制卷的类型，以及GlusterFS的部署过程和测试，包括客户端的安装、卷的创建和挂载。在测试环节，模拟了节点故障情况，验证了系统的高可用性和数据安全性。
目录
2.4 node1,node2,node3,node4 查看分布式条带卷
2.5 node1,node2,node3,node4 查看分布式复制卷
一、GFS理论
1、GlusterFS简介
- 开源的分布式文件系统 （分布式：就是把一个大问题拆分成多个小问题，逐一去解决，最终协同合作）
- 由存储服务器、客户端以及NFS/Samba 存储网关组成
- 无元数据服务器 （就是保存数据的地方）
GlusterES 是一个开源的分布式文件系统。由存储服务器、客户端以及NES/Samba存储网关(可选，根据需要选择使用) 组成。没有元数据服务器组件，这有助于提升整个系统的性能、可靠性和稳定性
MFS传统的分布式文件系统大多通过元服务器来存储元数据，元数据包含存储节点上的目录信息、目录结构等。这样的设计在浏览目录时效率高，但是也存在一些缺陷，例如单点故障。一旦元数据服务器出现故障，即使节点具备再高的冗余性，整个存储系统也将崩溃。而 GlusterES分布式文件系统是基于无元服务器的设计，数据横向扩展能力强，具备较高的可靠性及存储效率。
GlusterEs同时也是Scale-Out (横向扩展) 存储解决方案GLuster的核心，在存储数据方面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支持借助TCP/IP或InfiniBandRDMA网络 (一种支持多并发链接的技术具有高带宽、低时延、高扩展性的特点) 将物理分散分布的存储资源汇聚在起，统一提供存储服务，并使用统一全局命名空间来管理数据。
本地文件系统：
NFS存储过程：
2、GlusterFS特点
- 扩展性和高性能 （分布式的特性）
- 高可用性 （冗余、容灾的能力）
- 全局统一命名空间
- 弹性卷管理
- 基于标准协议
扩展性和高性能
- GlusterFS利用双重特性来提供高容量存储解决方案。
- Scale-out架构允许通过简单地增加存储节点的方式来提高存储容量和性能《磁盘、计算和I/0资源都可以独立增加)，支持10GbE和InfiniBand等高速网络互联。
- Gluster弹性哈养 (ElasticHash) 解决了GlusterFS对元数据服务器的依赖，改善了单点故障和性能瓶颈，真正实现了并行化数据访问。GlusterPS采用弹性哈希算法在存储池中可以智能地定位任意数据分片《将数据分片存储在不同节点上)，不需要查看索引或者向元数据服务器查询。
高可用性
- GlusterFs可以对文件进行自动复制，如镜像或多次复制，从而确保数据总是可以访问，甚至是在硬件故障的情况下也能正常访问。
- 当数据出现不一致时，自我修复功能能够把数据恢复到正确的状态，数据的修复是以增量的方式在后台执行，几乎不会产生性能负载。
- GlusterFs可以支持所有的存储，因为它没有设计自己的私有数据文件格式，而是采用操作系统中主流标准的磁盘文件系统(如EXT3、XFS等)来存储文件，因此数据可以使用传统访问磁盘的方式被访问
全局统一命名空间
- 分布式存储中，将所有节点的命名空问整合为统一命名空间，将整个系统的所有节点的存储容量组成一个大的虚拟存储池，供前端主机访问这些节点完成数据读写操作。
弹性卷管理
- GlusterFS通过将数据储存在逻辑卷中，逻辑卷从逻辑存储池进行独立逻辑划分而得到。
- 逻辑存储池可以在线进行增加和移除，不会导致业务中断。逻辑卷可以根据需求在线增长和缩减，并可以在多个节点中实现负载均衡。
- 文件系统配置也可以实时在线进行更改并应用，从而可以适应工作负载条件变化或在线性能调优。
基于标准协议
- Gluster 存储服务支持 NES、CIES、HTTP、ETP、SMB 及 Gluster原生协议，完全与 POSIX标准(可移植操作系统接口)兼容。
- 现有应用程序不需要做任何修改就可以对Gluster 中的数据进行访问，也可以使用专用 API 进行访问。
3、GlusterEs 术语
3.1 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GlusterES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。存储目录的格式由服务器和目录的绝对路径构成，表示方法为 SERVER:EXPORT，如192.168.80.10:/data/mydir/。
3.2 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。
3.3 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。伪文件系统
3.4 VFS
内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口。虚拟端口
3.5 Glusterd (后台管理进程) :服务端
在存储群集中的每个节点上都要运行。
4、模块化堆栈式架构
- GlusterEs 采用模块化、堆栈式的架构。
- 通过对模块进行各种组合，即可实现复杂的功能。例如 Replicate 模块可实现 RAID，Stripe模块可实现 RAIDO， 通过两者的组合可实现 RAID10 和 RAIDO1，同时获得更高的性能及可靠性。
5、GlusterFS工作流程
- 客户端或应用程序通过 GlusterFS 的挂载点访问数据。
- linux系统内核通过 VES API 收到请求并处理。
- VES 将数据递交给 EUSE 内核文件系统，并向系统注册一个实际的文件系统 EUSE，而 EUSE文件系统则是将数据通过 /dev/fuse 设备文件递交给了 GlusterES client 端。可以将 EUSE文件系统理解为一个代理。
- GlusterES client 收到数据后，client 根据配置文件的配置对数据进行处理
- 经过 GlusterFS client 处理后，通过网络将数据传递至远端的 GlusterFSServer，并且将数据写入到服务器存储设备上。
6、弹性HASH算法
- 通过HASH算法得到一个32位的整数
- 划分为N个连续的子空间，每个空间对应一个Brick
- 弹性HASH算法的优点
- 保证数据平均分布在每一个Brick中
- 解决了对元数据服务器的依赖，进而解决了单点故障以及访问瓶颈
二、GlusterFS的卷类型
- 分布式卷
- 条带卷
- 复制卷
- 分布式条带卷
- 分布式复制卷
- 条带复制卷
- 分布式条带复制卷
1、 分布式卷
- 没有对文件进行分块处理
- 通过扩展文件属性保存HASH值
- 支持的底层文件系统有EXT3、EXT4、ZFS、XFS等
02挂了数据就丢失
分布式卷的特点
- 文件分布在不同的服务器,不具备冗余性
- 更容易和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
- 根据偏移量将文件分成N块 (N个条带节点)，轮询的存储在每个Brick Server节点
- 存储大文件时，性能尤为突出
- 不具备元余性，类似Raid0
条带卷特点
- 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
- 同一文件保存一份或多分副本
- 因为要保存副本，所以磁盘利用率较低
- 若多个节点上的存储空间不一致，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处理
- 至少最少需要4台服务器
分布式条带卷特点
- 分布式处理，不能保证数据冗余
5、分布式复制卷
- 兼顾分布式卷和复制卷的功能
- 用于需要冗余的情况
三： 部署GlusterFS
1、准备环境(所有node节点)
1.1 关闭防火墙
[root@host103 ~]# systemctl stop firewalld
[root@host103 ~]# setenforce 0
1.2 磁盘分区，并挂载
vim /opt/fdisk.sh
#!/bin/bash
#获取sdb,sdc,sdd,sde
NEWDEV=`ls /dev/sd* | grep -o 'sd[b-z]' | uniq`
for VAR in $NEWDEV
do
#免交互分区
echo -e "n\np\n\n\n\nw\n" | fdisk /dev/$VAR &> /dev/null
#刷新分区表
partprobe &> /dev/null
#格式化
mkfs.xfs /dev/${VAR}"1" &> /dev/null
#创建挂载点
mkdir -p /data/${VAR}"1" &> /dev/null
#在 /etc/fstab配置开机自动挂载
echo "/dev/${VAR}"1" /data/${VAR}"1" xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
done
#检测并挂载
mount -a &> /dev/null
#授予脚本执行权限，运行脚本,查看挂载情况
[root@host103 ~]# chmod +x /opt/fdisk.sh
[root@host103 ~]# /opt/fdisk.sh
[root@host103 ~]# df -h
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