GlusterFS分布式存储

分类: 存储类

标签: glusterfs, 分布式存储

glusterfs简介

glusterfs部署

glustefs分布式存储优化

glusterfs在企业中应用场景

参考文章地址

一、glusterfs简介

Glusterfs是一个开源的分布式文件系统，是Scale存储的核心，能够处理千数量级的客户端。是整合了许多存储块（server）通过Infiniband RDMA或者 Tcp/Ip方式互联的一个并行的网络文件系统。

　　特征：

容量可以按比例的扩展，且性能却不会因此而降低。
廉价且使用简单，完全抽象在已有的文件系统之上。
扩展和容错设计的比较合理，复杂度较低
适应性强，部署方便，对环境依赖低，使用，调试和维护便利

二、glusterfs安装部署

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。

　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较高，可以多网卡绑定。

　跨地区机房配置 Gluster，在中国网络格局下不适用。

注意：GlusterFS将其动态生成的配置文件存储在/var/lib/glusterd中。如果在任何时候GlusterFS无法写入这些文件（例如，当后备文件系统已满），它至少会导致您的系统不稳定的行为; 或者更糟糕的是，让您的系统完全脱机。建议为/var/log等目录创建单独的分区，以确保不会发生这种情况。

1、安装glusterfs前的环境准备　

　　1.1、服务规划：

操作系统	IP	主机名	硬盘数量（三块）
centos 7.4	10.0.0.101	node1	sdb:5G sdc:5G sdd:5G
centos 7.4	10.0.0.102	node2	sdb:5G sdc:5G sdd:5G
centos 7.4	10.0.0.103	node3	sdb:5G sdc:5G sdd:5G
centos 7.4	10.0.0.104	node4	sdb:5G sdc:5G sdd:5G
centos 7.4	10.0.0.105	node5-client	sda:20G

　　1.2、首先关闭iptables和selinux，配置hosts文件如下（全部glusterfs主机）

注：node01~node04所有的主机hosts文件均为此内容；同时全部修改为对应的主机名，centos7修改主机名方式：#hostnamectl set-hostname 主机名 （即为临时和永久生效）
可以使用#hostnamectl status   查看系统基本信息

[root@node01 ~]# cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
10.0.0.101  node01
10.0.0.102  node02
10.0.0.103  node03
10.0.0.104  node04
[root@node01 ~]# systemctl stop firewalld.service       #停止firewalld
[root@node01 ~]# systemctl disable firewalld.service    #禁止firewalld开机自启
[root@node01 ~]# sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/selinux/config   #关闭SELinux
[root@node01 ~]# setenforce 0
[root@node01 ~]# getenforce
Permissive
[root@node01 ~]# ntpdate time.windows.com   #同步时间

　　1.3、安装gluterfs源（全部glusterfs主机）

[root@node01 ~]#wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo   #不是必须的
[root@node01 ~]#yum search  centos-release-gluster   #查看有哪些版本的glusterfs源    
================================================ N/S matched: centos-release-gluster =================================================
centos-release-gluster310.noarch : Gluster 3.10 (Long Term Stable) packages from the CentOS Storage SIG repository
centos-release-gluster312.noarch : Gluster 3.12 (Long Term Stable) packages from the CentOS Storage SIG repository
centos-release-gluster313.noarch : Gluster 3.13 (Short Term Stable) packages from the CentOS Storage SIG repository
centos-release-gluster36.noarch : GlusterFS 3.6 packages from the CentOS Storage SIG repository
centos-release-gluster37.noarch : GlusterFS 3.7 packages from the CentOS Storage SIG repository
centos-release-gluster38.noarch : GlusterFS 3.8 packages from the CentOS Storage SIG repository
centos-release-gluster39.noarch : Gluster 3.9 (Short Term Stable) packages from the CentOS Storage SIG repository

　　　　这里我们使用glusterfs的3.12版本的源

[root@node01 ~]# yum  -y  install centos-release-gluster312.noarch

　　1.4、安装glusterfs(全部glusterfs主机)

在安装glusterfs的时候直接指定源为glusterfs源，由于源[centos-gluster310-test]的enable为0,所以在指定源的时候用--enablerepo来让源生效

cat /etc/yum.repos.d/CentOS-Gluster-3.12.repo

　　　　安装glusterfs

[root@node01 ~]# yum -y --enablerepo=centos-gluster*-test install glusterfs-server glusterfs-cli glusterfs-geo-replication

　　1.5、查看glusterfs版本并启动glusterfs服务(全部glusterfs主机)

[root@node01 ~]# glusterfs -V
glusterfs 3.12.5

[root@node01 ~]# systemctl start glusterd.service
[root@node01 ~]# systemctl enable glusterd.service
[root@node01 ~]# systemctl status glusterd.service
[root@node01 ~]# netstat -lntup
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name    
tcp        0      0 0.0.0.0:111             0.0.0.0:*               LISTEN      1/systemd           
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      866/sshd            
tcp        0      0 127.0.0.1:25            0.0.0.0:*               LISTEN      972/master          
tcp        0      0 0.0.0.0:24007           0.0.0.0:*               LISTEN      2268/glusterd       
tcp6       0      0 :::111                  :::*                    LISTEN      1/systemd           
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN      866/sshd            
tcp6       0      0 ::1:25                  :::*                    LISTEN      972/master          
udp        0      0 0.0.0.0:111             0.0.0.0:*                           2266/rpcbind        
udp        0      0 0.0.0.0:745             0.0.0.0:*                           2266/rpcbind        
udp        0      0 127.0.0.1:323           0.0.0.0:*                           527/chronyd         
udp6       0      0 :::111                  :::*                                2266/rpcbind        
udp6       0      0 :::745                  :::*                                2266/rpcbind        
udp6       0      0 ::1:323                 :::*                                527/chronyd

　　　1.6、格式化磁盘(全部glusterfs主机)

　　在每台主机上创建几块硬盘，做接下来的分布式存储使用

　注：创建的硬盘要用xfs格式来格式化硬盘，如果用ext4来格式化硬盘的话，对于大于16TB空间格式化就无法实现了。所以这里要用xfs格式化磁盘(centos7默认的文件格式就是xfs)，并且xfs的文件格式支持PB级的数据量

　如果是centos6默认是不支持xfs的文件格式，要先安装xfs支持包

yum install xfsprogs -y

　　用fdisk -l 查看磁盘设备，例如查看data-1-1的磁盘设备，这里的sdc、sdd、sde是新加的硬盘

[root@node01 ~]# fdisk -l
Disk /dev/sdb: 5368 MB, 5368709120 bytes
Disk /dev/sdc: 5368 MB, 5368709120 bytes
Disk /dev/sdd: 5368 MB, 5368709120 bytes

　　　特别说明：

　　　如果磁盘大于 2T 的话就用 parted 来分区，这里我们不用分区（可以不分区）；
　　　做分布式文件系统的时候数据盘一般不需要做 RAID，一般系统盘会做 RAID 1；
　　　如果有raid卡的话，最好用上，raid卡有数据缓存功能，也能提高磁盘的iops，最好的话，用RAID 5；
　　　如果都不做raid的话，也是没问题的，glusterfs也是可以保证数据的安全的。

这里使用官方推荐的格盘方式：http://docs.gluster.org/en/latest/Quick-Start-Guide/Quickstart/#purpose-of-this-document

[root@node01 ~]# mkfs.xfs  -i size=512 /dev/sdb
[root@node01 ~]# mkfs.xfs  -i size=512 /dev/sdc
[root@node01 ~]# mkfs.xfs  -i size=512 /dev/sdd

　　在四台机器上创建挂载块设备的目录，挂载硬盘到目录

mkdir -p /data/brick{1..3}
echo '/dev/sdb /data/brick1 xfs defaults 0 0' >> /etc/fstab
echo '/dev/sdc /data/brick2 xfs defaults 0 0' >> /etc/fstab
echo '/dev/sdd /data/brick3 xfs defaults 0 0' >> /etc/fstab

#挂载
mount -a

[root@node01 ~]# df -h
/dev/sdc        5.0G   33M  5.0G   1% /data/brick2
/dev/sdd        5.0G   33M  5.0G   1% /data/brick3
/dev/sdb        5.0G   33M  5.0G   1% /data/brick1

注：再次说明——以上操作均在node01-node04上同时操作

2、操作

　　2.1、将分布式存储主机加入到信任主机池并查看加入的主机状态

　随便在一个开启glusterfs服务的主机上将其他主机加入到一个信任的主机池里，这里选择node01

[root@node01 ~]# gluster peer probe node02
peer probe: success. 
[root@node01 ~]# gluster peer probe node03
peer probe: success. 
[root@node01 ~]# gluster peer probe node04
peer probe: success.

　　　　查看主机池中主机的状态

[root@node01 ~]# gluster peer status
Number of Peers: 3      #除本机外，还有三台主机主机池中

Hostname: node02
Uuid: 6020709d-1b46-4e2c-9cdd-c4b3bba47b4b
State: Peer in Cluster (Connected)

Hostname: node03
Uuid: 147ee557-51f1-43fe-a27f-3dae2880b5d4
State: Peer in Cluster (Connected)

Hostname: node04
Uuid: f61af299-b00d-489c-9fd9-b4f6a336a6c7
State: Peer in Cluster (Connected)
注意：一旦建立了这个池，只有受信任的成员可能会将新的服务器探测到池中。新服务器无法探测池，必须从池中探测。

　　2.2、创建glusterfs卷

GlusterFS 五种卷　　

Distributed：分布式卷，文件通过 hash 算法随机分布到由 bricks 组成的卷上。
Replicated: 复制式卷，类似 RAID 1，replica 数必须等于 volume 中 brick 所包含的存储服务器数，可用性高。
Striped: 条带式卷，类似 RAID 0，stripe 数必须等于 volume 中 brick 所包含的存储服务器数，文件被分成数据块，以 Round Robin 的方式存储在 bricks 中，并发粒度是数据块，大文件性能好。
Distributed Striped: 分布式的条带卷，volume中 brick 所包含的存储服务器数必须是 stripe 的倍数（>=2倍），兼顾分布式和条带式的功能。
Distributed Replicated: 分布式的复制卷，volume 中 brick 所包含的存储服务器数必须是 replica 的倍数（>=2倍），兼顾分布式和复制式的功能。

　分布式复制卷的brick顺序决定了文件分布的位置，一般来说，先是两个brick形成一个复制关系，然后两个复制关系形成分布。

　企业一般用后两种，大部分会用分布式复制（可用容量为总容量/复制份数），通过网络传输的话最好用万兆交换机，万兆网卡来做。这样就会优化一部分性能。它们的数据都是通过网络来传输的。

　配置分布式卷

#在信任的主机池中任意一台设备上创建卷都可以，而且创建好后可在任意设备挂载后都可以查看
[root@node01 ~]# gluster volume create gv1 node01:/data/brick1 node02:/data/brick1 force      #创建分布式卷
volume create: gv1: success: please start the volume to access data
[root@node01 ~]# gluster volume start gv1    #启动卷gv1
volume start: gv1: success
[root@node01 ~]# gluster volume info gv1     #查看gv1的配置信息
 
Volume Name: gv1
Type: Distribute  #分布式卷
Volume ID: 85622964-4b48-47d5-b767-d6c6f1e684cc
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node01:/data/brick1
Brick2: node02:/data/brick1
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on
[root@node01 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gv1 /opt   #挂载gv1卷
[root@node01 ~]# df -h
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点/dev/sdc        5.0G   33M  5.0G    1% /data/brick2
/dev/sdd        5.0G   33M  5.0G    1% /data/brick3
/dev/sdb        5.0G   33M  5.0G    1% /data/brick1
127.0.0.1:/gv1   10G   65M   10G    1% /opt     #连个设备容量之和
[root@node01 ~]# cd /opt/
[root@node01 opt]# touch {a..f}      #创建测试文件
[root@node01 opt]# ll
总用量 0
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 23:59 a
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 23:59 b
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 23:59 c
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 23:59 d
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 23:59 e
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 23:59 f
# 在node04也可看到新创建的文件，信任存储池中的每一台主机挂载这个卷后都可以看到
[root@node04 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gv1 /opt
[root@node04 ~]# ll /opt/
总用量 0
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 2018 a
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 2018 b
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 2018 c
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 2018 d
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 2018 e
-rw-r--r--. 1 root root 0 2月   2 2018 f
[root@node01 opt]# ll /data/brick1/
总用量 0
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   2 23:59 a
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   2 23:59 b
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   2 23:59 c
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   2 23:59 e
[root@node02 ~]# ll /data/brick1
总用量 0
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   2 23:59 d
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   2 23:59 f
#文件实际存在位置node01和node02上的/data/brick1目录下,通过hash分别存到node01和node02上的分布式磁盘上

配置复制卷

注：复制模式，既AFR, 创建volume 时带 replica x 数量: 将文件复制到 replica x 个节点中。
这条命令的意思是使用Replicated的方式，建立一个名为gv2的卷(Volume)，存储块(Brick)为2个，分别为node01:/data/brick2和node02:/data/brick2；
fore为强制创建：因为复制卷在双方主机通信有故障再恢复通信时容易发生脑裂。本次为实验环境，生产环境不建议使用。

[root@node01 ~]# gluster volume create gv2 replica 2 node01:/data/brick2 node02:/data/brick2 force  
volume create: gv2: success: please start the volume to access data
[root@node01 ~]# gluster volume start gv2    #启动gv2卷
volume start: gv2: success
[root@node01 ~]# gluster volume info gv2   #查看gv2信息
Volume Name: gv2
Type: Replicate   #复制卷
Volume ID: 9f33bd9a-7096-4749-8d91-1e6de3b50053
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node01:/data/brick2
Brick2: node02:/data/brick2
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on
performance.client-io-threads: off
[root@node01 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gv2 /mnt
[root@node01 ~]# df -h
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/sdc        5.0G   33M  5.0G    1% /data/brick2
/dev/sdd        5.0G   33M  5.0G    1% /data/brick3
/dev/sdb        5.0G   33M  5.0G    1% /data/brick1
127.0.0.1:/gv1   10G   65M   10G    1% /opt
127.0.0.1:/gv2  5.0G   33M  5.0G    1% /mnt    #容量是总容量的一半
[root@node01 ~]# cd /mnt/
[root@node01 mnt]# touch {1..6}
[root@node01 mnt]# ll /data/brick2
总用量 0
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 1
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 2
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 3
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 4
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 5
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 6
[root@node02 ~]# ll /data/brick2
总用量 0
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 1
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 2
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 3
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 4
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 5
-rw-r--r--. 2 root root 0 2月   3 01:06 6
#创建文件的实际存在位置为node01和node02上的/data/brick2目录下，因为是复制卷，这两个目录下的内容是完全一致的。

配置条带卷

[root@node01 ~]# gluster volume create gv3 stripe 2 node01:/data/brick3 node02:/data/brick3 force
volume create: gv3: success: please start the volume to access data
[root@node01 ~]# gluster volume start gv3
volume start: gv3: success
[root@node01 ~]# gluster volume info gv3
 
Volume Name: gv3
Type: Stripe
Volume ID: 54c16832-6bdf-42e2-81a9-6b8d7b547c1a
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node01:/data/brick3
Brick2: node02:/data/brick3
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on
[root@node01 ~]# mkdir /data01
[root@node01 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gv3 /data01
[root@node01 ~]# df -h
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点
127.0.0.1:/gv3   10G   65M   10G    1% /data01
[root@node01 ~]# dd if=/dev/zero bs=1024 count=10000 of=/data01/10M.file
[root@node01 ~]# dd if=/dev/zero bs=1024 count=20000 of=/data01/20M.file
[root@node01 ~]# ll /data01/ -h
总用量 30M
-rw-r--r--. 1 root root 9.8M 2月   3 02:03 10M.file
-rw-r--r--. 1 root root  20M 2月   3 02:04 20M.file
*************************************************************************************
#文件的实际存放位置：
[root@node01 ~]# ll -h /data/brick3
总用量 15M
-rw-r--r--. 2 root root 4.9M 2月   3 02:03 10M.file
-rw-r--r--. 2 root root 9.8M 2月   3 02:03 20M.file
[root@node02 ~]# ll -h /data/brick3
总用量 15M
-rw-r--r--. 2 root root 4.9M 2月   3 02:03 10M.file
-rw-r--r--. 2 root root 9.8M 2月   3 02:04 20M.file
# 上面可以看到 10M 20M 的文件分别分成了 2 块（这是条带的特点），写入的时候是循环地一点一点在node01和node02的磁盘上.

#上面配置的条带卷在生产环境是很少使用的，因为它会将文件破坏，比如一个图片，它会将图片一份一份地分别存到条带卷中的brick上。

配置分布式复制卷

最少需要4台服务器才能创建,[生产场景推荐使用此种方式]

#将原有的复制卷gv2进行扩容，使其成为分布式复制卷；
#要扩容前需停掉gv2

[root@node01 ~]# gluster volume stop gv2

[root@node01 ~]# gluster volume add-brick gv2 replica 2 node03:/data/brick1 node04:/data/brick1 force  #添加brick到gv2中
volume add-brick: success
[root@node01 ~]# gluster volume start gv2
volume start: gv2: success
[root@node01 ~]# gluster volume info gv2
 
Volume Name: gv2
Type: Distributed-Replicate    # 这里显示是分布式复制卷，是在 gv2 复制卷的基础上增加 2 块 brick 形成的
Volume ID: 9f33bd9a-7096-4749-8d91-1e6de3b50053
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 2 x 2 = 4
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node01:/data/brick2
Brick2: node02:/data/brick2
Brick3: node03:/data/brick1
Brick4: node04:/data/brick1
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on
performance.client-io-threads: off

注意：当你给分布式复制卷和分布式条带卷增加 bricks 时，你增加的 bricks 数目必须是复制或条带数目的倍数，
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。
扩容后进行测试，发现文件都分布在扩容前的卷中。


配置分布式条带卷

#将原有的复制卷gv3进行扩容，使其成为分布式条带卷
#要扩容前需停掉gv3
[root@node01 ~]# gluster volume stop gv3
[root@node01 ~]# gluster volume add-brick gv3 stripe 2 node03:/data/brick2 node04:/data/brick2 force  #添加brick到gv3中
[root@node01 ~]# gluster volume start gv3
volume start: gv3: success
[root@node01 ~]# gluster volume info gv3
 
Volume Name: gv3
Type: Distributed-Stripe   # 这里显示是分布式条带卷，是在 gv3 条带卷的基础上增加 2 块 brick 形成的
Volume ID: 54c16832-6bdf-42e2-81a9-6b8d7b547c1a
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 2 x 2 = 4
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: node01:/data/brick3
Brick2: node02:/data/brick3
Brick3: node03:/data/brick2
Brick4: node04:/data/brick2
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
nfs.disable: on