一、GlusterFS
1.1 GlusterFS 简介
GlusterFS 是一个开源的分布式文件系统，主要由存储服务器（BrickServer）、客户端及 NFS/Samba 存储网关（可选， 根据需要选择使用）组成。GlusterFS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一起，统一提供存储服务，并使用统一全局命名空间来管理数据。
与传统分布式相比的优点
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非常高，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。
GlusterFS 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。GlusterFS 支持 TCP/IP 和 InfiniBandRDMA 高速网络互联，客户端可通过原生 GlusterFS 协议访问数据，其他没有运行 GlusterFS 客户端 的终端可利用 NFS/CIFS 标准协议通过存储网关访问数据。
1.2 GlusterFS 的特点
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。
（1）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/O资源都可以独立增加），支持10GbE和 InfiniBand等高速网络互联。
（2）Gluster弹性哈希（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。GlusterFS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间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 NFS、CIFS、HTTP、FTP、SMB 及 Gluster原生协议，完全与 POSIX 标准兼容。
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。
1.3 GlusterFS 术语
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GlusterFS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 192.168.126.10:/data/mydir/。
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。
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。
VFS:
内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口。
Glusterd（后台管理进程）:
在存储群集中的每个节点上都要运行。
1.4 模块化堆栈式架构
GlusterFS 采用模块化、堆栈式的架构，可以根据需求配置定制化的应用环境,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 RAID1，Stripe 模块可实现 RAID0，通过两者的组合可实现 RAID10 和 RAID01，同时获得更高的性能及可靠性。
GlusterFS 是模块化堆栈式的架构设计，模块称为 Translator，是 GlusterFS 提供的一种强大机制，借助这种良好定义的接口可以高效简便地扩展文件系统的功能
服务端与客户端的设计高度模块化的同时模块接口是兼容的，同一个 translator 可同时在客户端和服务器加载。
GlusterFS 中所有的功能都是通过 translator 实现的，其中客户端要比服务端更复杂，所以功能的重点主要集中在客户端上。
1.5 GlusterFS 的工作流程
1）客户端或应用程序通过GlusterFS的挂载点访问数据。
（2）linux系统内核通过VFS API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。可以将 FUSE 文件系统理解为一个代理。
（4）GlusterFS client 收到数据后，client根据配置文件的配置对数据进行处理。
（5）通过网络将数据传递至远端的GlusterFS Server，并且将数据写入到服务器存储设备上。
1.6 弹性 HASH 算法
弹性 HASH 算法是 Davies-Meyer 算法的具体实现，通过 HASH 算法可以得到一个 32 位的整数范围的 hash 值，
假设逻辑卷中有 N 个存储单位 Brick，则 32 位的整数范围将被划分为 N 个连续的子空间，每个空间对应一个 Brick。
当用户或应用程序访问某一个命名空间时，通过对该命名空间计算 HASH值，根据该HASH值所对应的32位整数空间定位数据所在的 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。
1.7 GlusterFS的卷类型
GlusterFS 支持七种卷，即分布式卷、条带卷、复制卷、分布式条带卷、分布式复制卷、条带复制卷和分布式条带复制卷。
分布式卷（Distribute volume）：
文件通过 HASH 算法分布到所有 Brick Server 上，这种卷是 GlusterFS 的默认卷；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，如果有一块磁盘损坏，数据也将丢失，属于文件级的 RAID 0，不具有容错能力。
分布式卷具有如下特点：
- 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。
创建一个名为dis-volume的分布式卷，文件将根据HASH分布在server1:/dir1、server2:/dir2和server3:/dir3中
gluster volume create dis-volume server1:/dir1 server2:/dir2
条带卷（Stripe volume）：类似 RAID0，文件被分成数据块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。
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。
创建了一个名为Stripe-volume的条带卷，文件将被分块轮询的存储在Server1:/dir1和Server2:/dir2两个Brick
gluster volume create stripe-volume stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2
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。
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。
- 至少由两个块服务器或更多服务器。
- 具备冗余性。
创建名为rep-volume的复制卷，文件将同时存储两个副本，分别在Server1:/dir1和Server2:/dir2两个Brick中
gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4
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卷的特点。 主要用于大文件访问处理，创建一个分布式条带卷最少需要 4 台服务器。
创建了一个名为dis-stripe的分布式条带卷，配置分布式的条带卷时，卷中Brick所包含的存储服务器数必须是条带数的倍数(>=2倍)
gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2
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。主要用于需要冗余的情况下。
创建了一个名为dis-rep的分布式条带卷，配置分布式的复制卷时，卷中Brick所包含的存储服务器数必须是复制数的倍数(>=2倍)
gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4
条带复制卷（Stripe Replica volume）：
类似 RAID 10，同时具有条带卷和复制卷的特点。
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。
二、部署 GlusterFS 集群
环境准备：
| 主机名 | 外网IP | 内网IP | 角色 |
|---|---|---|---|
| web01 | 10.0.0.7 | 172.16.1.7 | gfserver1 |
| web02 | 10.0.0.8 | 172.16.1.8 | gfserver2 |
| web03 | 10.0.0.9 | 172.16.1.9 | gfserver3 |
| m01 | 10.0.0.61 | 172.16.1.61 | gfs客户端 |
2.1、查询gfs可安装的版本
yum search centos-release-gluster
2.2 安装指定gfs版本
3台服务器重复操作
下载所要安装版本的yum源
yum -y install centos-release-gluster9
安装完后在/etc/yum.repos.d/目录中下载了CentOS-Gluster-9.repo文件
可以通过cat /etc/yum.repos.d/CentOS-Gluster-9.repo 查看yum文件相关信息
2.3安装gfs-server服务
yum -y install glusterfs-server 
2.4加入系统启动项及开启和查看gfs服务
systemctl enable glusterd --now
systemctl status glusterd
2.4.1安装后检查服务状况
glusterfs -V
2.4.2配置文件检查
md5sum /etc/glusterfs/glusterd.vol 
2.5配置服务器dns
#把下面内容加入hosts文件中
cat >>/etc/hosts<< EOF
172.16.1.7 web01
172.16.1.8 web02
172.16.1.9 web03
EOF2.6 配置信任池
在web01服务器上配置信任主机池，其他服务器不用操作，集群配置自动同步，注意不用加web01的节点，执行以下命令：
gluster peer probe web02
gluster peer probe web03
分别在三台服务器上执行一下命令:
# 查询集群节点状态
gluster peer status 
至此，gfs集群服务算建立成功了
2.7 创建卷
根据规划创建如下卷：
| 卷名称 | 卷类型 | Brick |
|---|---|---|
| dis-volume | 分布式卷 | web01(/data/sdb1)、web02(/data/sdb1) |
| stripe-volum | 条带卷 | web01(/data/sdc1)、web02(/data/sdc1) |
| rep-volume | 复制卷 | web02(/data/sdb1)、web03(/data/sdb1) |
| dis-stripe | 分布式条带卷 | web01(/data/sdd1)、web02(/data/sdd1)、web03(/data/sdd1) |
| dis-rep | 分布式复制卷 | web01(/data/sde1)、web02(/data/sde1)、web03(/data/sdd1) |
2.7.1．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
gluster volume create dis-volume web01:/data/sdb1 web02:/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
2.7.2 创建复制卷
指定类型为 replica，数值为 2，且后面跟了 2 个 Brick Server，所以创建的是复制卷
gluster volume create stripe-volume replica 2 web01:/data/sdc1 web02:/data/sdc1 force
gluster volume start stripe-volume
gluster volume info stripe-volume
查看所有卷：
三、部署gfs客户端（m01操作）
安装须知：
注意：客户端安装 Gluster Native Client ，版本最好和服务端一致，没有具体查过如果不一致会出什么问题
说明 Gluster Native Client是基于FUSE的，所以需要保证客户端安装了FUSE。这个是官方推荐的客户端，支持高并发和高效的写性能。
客户端安装前， 确保客户机器能够访问 服务器的 TCP、UDP的24007~24008 端口、还要确保 49152 ~49156 端口可以访问
添加解析
cat >>/etc/hosts<< EOF
172.16.1.7 web01
172.16.1.8 web02
172.16.1.9 web03
EOF将FUSE可加载内核模块（LKM）添加到Linux内核
modprobe fuse验证是否已加载FUSE模块
dmesg | grep -i fuse
#下载所要安装版本的yum源
yum -y install centos-release-gluster9
#安装客户端
yum -y install glusterfs-client
#查看版本
glusterfs -V
# 创建挂载目录
mkdir -p /test/{dis,stripe}
# 挂载/gv0
[root@m01 ~]# mount.glusterfs web01:dis-volume /test/dis
[root@m01 ~]# mount.glusterfs web01:stripe-volume /test/stripe
#挂载查看
[root@m01 ~]# df -Th
上诉只是临时挂载，永久挂载：
vim /etc/fstab
web01:dis-volume /text/dis glusterfs defaults,_netdev 0 0
web02:stripe-volume /text/stripe glusterfs defaults,_netdev 0 03.1测试 Gluster 文件系统
1．卷中写入文件，客户端操作
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
cp /opt/demo* /test/dis
cp /opt/demo* /test/stripe/2．查看文件分布
分布式：
[root@web01 ~]# ls -lh /data/sdb1/
复制卷：
[root@web01 ~]# ls -lh /data/sdc1/
四、破坏性测试
挂起 web02 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障
[root@web02 ~]# systemctl stop glusterd.service在客户端上查看文件是否正常
分布式卷数据查看
[root@m01 test]# ll dis/ #在客户上发现少了demo5.log文件，这个是在web02上的
复制卷数据查看
[root@m01 test]# ll stripe/ #在客户机上测试正常 数据有
上述实验测试，凡是带复制数据，相比而言，数据比较安全
其他的维护命令：
1．查看GlusterFS卷
gluster volume list
2．查看所有卷的信息
gluster volume info
3．查看所有卷的状态
gluster volume status
4．停止一个卷
gluster volume stop dis-stripe
5．删除一个卷，注意：删除卷时，需要先停止卷，且信任池中不能有主机处于宕机状态，否则删除不成功
gluster volume delete dis-stripe
6．设置卷的访问控制
- 仅拒绝
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.80.126 - 仅允许
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.80. //设置192.168.80.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷（分布式复制卷）
