Linux实战教学笔记52：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）

1.5 GlusterFS企业主要应用场景

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。

• [x] Media

文档，图片，音频，视频

• [x] Shared storage

云存储，虚拟化存储，HPC（高性能计算）

• [x] 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
Linux_node1	192.168.200.150	mystorage01
Linux_node2	192.168.200.151	mystorage02
Linux_node3	192.168.200.152	mystorage03
Linux_node4	192.168.200.153	mystorage04
Linux_node5	192.168.200.154	WebServerClinet

#为了实验的准确性，请尽量和我用一个版本的Linux操作系统
#并用实验给的rpm包作为yum源
[root@localhost rpm]# cat /etc/redhat-release 
CentOS release 6.5 (Final)

[root@localhost rpm]# uname -r
2.6.32-431.el6.x86_64

[root@localhost rpm]# pwd
/root/rpm

[root@localhost rpm]# ls

dbench-4.0-12.el6.x86_64.rpm                             libaio-0.3.107-10.el6.x86_64.rpm
glusterfs-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm                        libevent-1.4.13-4.el6.x86_64.rpm
glusterfs-api-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm                    libgssglue-0.1-11.el6.x86_64.rpm
glusterfs-api-devel-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm              libntirpc-1.3.1-1.el6.x86_64.rpm
glusterfs-cli-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm                    libntirpc-devel-1.3.1-1.el6.x86_64.rpm
glusterfs-client-xlators-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm         libtirpc-0.2.1-13.el6_9.x86_64.rpm
glusterfs-coreutils-0.0.1-0.1.git0c86f7f.el6.x86_64.rpm  nfs-utils-1.2.3-75.el6_9.x86_64.rpm
glusterfs-coreutils-0.2.0-1.el6_37.x86_64.rpm            nfs-utils-lib-1.1.5-13.el6.x86_64.rpm
glusterfs-devel-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm                  python-argparse-1.2.1-2.1.el6.noarch.rpm
glusterfs-extra-xlators-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm          python-gluster-3.7.20-1.el6.noarch.rpm
glusterfs-fuse-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm                   pyxattr-0.5.0-1.el6.x86_64.rpm
glusterfs-ganesha-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm                repodata
glusterfs-geo-replication-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm        rpcbind-0.2.0-13.el6_9.1.x86_64.rpm
glusterfs-libs-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm                   rsync-3.0.6-12.el6.x86_64.rpm
glusterfs-rdma-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm                   userspace-rcu-0.7.16-2.el6.x86_64.rpm
glusterfs-resource-agents-3.7.20-1.el6.noarch.rpm        userspace-rcu-0.7.7-1.el6.x86_64.rpm
glusterfs-server-3.7.20-1.el6.x86_64.rpm                 userspace-rcu-devel-0.7.16-2.el6.x86_64.rpm
keyutils-1.4-5.el6.x86_64.rpm                            userspace-rcu-devel-0.7.7-1.el6.x86_64.rpm
keyutils-libs-1.4-5.el6.x86_64.rpm

[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

略

2.2.2 添加hosts文件实现集群主机之间相互能够解析

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

2.2.3 关闭selinux和防火墙

#关闭selinux
sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#' /etc/sysconfig/selinux
#关闭iptables
service iptables stop
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

yum -y install createrepo
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

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

2.3.2 启动停止服务

[root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd status   #查看服务状态
glusterd (pid  906) is running...
[root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd stop #停止
Stopping glusterd:                                         [  OK  ]
[root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd status
glusterd is stopped
[root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd start    #启动
Starting glusterd:                                         [  OK  ]
[root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd status
glusterd (pid  1356) is running...
[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

#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
[root@glusterfs01 ~]# gluster peer probe glusterfs02
peer probe: success. 
[root@glusterfs01 ~]# gluster peer probe glusterfs03
peer probe: success. 
[root@glusterfs01 ~]# gluster peer probe glusterfs04
peer probe: success. 

2.3.4 查看虚拟机信任状态添加结果

[root@glusterfs01 ~]# gluster peer status
Number of Peers: 3

Hostname: glusterfs02
Uuid: 0b52290d-96b0-4b9c-988d-44062735a8a8
State: Peer in Cluster (Connected)

Hostname: glusterfs03
Uuid: c5dd23d5-c93c-427c-811b-3255da3c9691
State: Peer in Cluster (Connected)

Hostname: glusterfs04
Uuid: a43ac51b-641c-4fc4-be56-f6873423b462
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

#链接光盘源，安装xfs支持包（Centos7已经不再需要安装）
#所有都要装
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

[root@glusterfs01 ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
/dev/sdb is entire device, not just one partition!
Proceed anyway? (y,n) y
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
655360 inodes, 2621440 blocks
131072 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=2684354560
80 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
    32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632

Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 28 mounts or
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)

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

[root@glusterfs01 ~]# echo "mount /dev/sdb /gluster/brick1" >> /etc/rc.local
[root@glusterfs01 ~]# echo "mount /dev/sdc /gluster/brick2" >> /etc/rc.local
[root@glusterfs01 ~]# tail -2 /etc/rc.local
mount /dev/sdb /gluster/brick1
mount /dev/sdc /gluster/brick2

2.3.6 创建volume分布式卷

• [x] 基本卷：
  • 分布式卷（Distributed）：
  • 复制卷（Replicated）：
  • 条带式卷（Striped）：
• [x] 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）：

#创建分布式卷（在glusterfs01上操作）
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume create gs1 glusterfs01:/gluster/brick1 glusterfs02:/gluster/brick1 force
volume create: gs1: success: please start the volume to access data

#启动创建的卷（在glusterfs01上操作）
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume start gs1
volume start: gs1: success

#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）
[root@glusterfs04 ~]#  gluster volume info
 
Volume Name: gs1    #卷名
Type: Distribute    #分布式
Volume ID: 0f0adf7a-3b8f-4016-ac72-83f633e90fac #ID号
Status: Started     #启动状态
Number of Bricks: 2 #一共两个块设备
Transport-type: tcp #tcp的连接方式
Bricks: #块信息
Brick1: glusterfs01:/gluster/brick1
Brick2: glusterfs02:/gluster/brick1
Options Reconfigured:
performance.readdir-ahead: on

2.3.7 volume的两种挂载方式

（1）以glusterfs方式挂载

#挂载卷到目录（在glusterfs01上操作）
[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
[root@glusterfs01 ~]# df -h
Filesystem                    Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/VolGroup-lv_root   18G  1.1G   16G   7% /
tmpfs                         491M     0  491M   0% /dev/shm
/dev/sda1                     485M   33M  427M   8% /boot
/dev/sr0                      4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
/dev/sdb                      9.9G  151M  9.2G   2% /gluster/brick1
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

#在挂载好的/mnt目录里创建实验文件（在glusterfs01上操作）
[root@glusterfs01 ~]# touch /mnt/{1..5}
[root@glusterfs01 ~]# ls /mnt
1  2  3  4  5

#在其他虚拟机上挂载分布式卷gs1，查看同步挂载结果
[root@glusterfs02 rpm]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
[root@glusterfs02 rpm]# ls /mnt
1  2  3  4  5
[root@glusterfs03 rpm]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
[root@glusterfs03 rpm]# ls /mnt
1  2  3  4  5
[root@glusterfs04 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
[root@glusterfs04 ~]# ls /mnt
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

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

#在glusterfs01上执行如下操作
[root@glusterfs01 ~]# rpm -qa nfs-utils #查看是否安装nfs-utils
nfs-utils-1.2.3-75.el6_9.x86_64
[root@glusterfs01 ~]# rpm -qa rpcbind   #查看是否安装rpcbind
rpcbind-0.2.0-13.el6_9.1.x86_64
[root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/rpcbind status    #查看rpcbind服务状态
rpcbind is stopped
[root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/rpcbind start     #开启rpcbind服务
Starting rpcbind:                                          [  OK  ]
[root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd stop     #停止glusterd服务
Stopping glusterd:                                         [  OK  ]
[root@glusterfs01 ~]# /etc/init.d/glusterd start    #开启glusterd服务
Starting glusterd:                                         [  OK  ]
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
Status of volume: gs1
Gluster process                             TCP Port  RDMA Port  Online  Pid
------------------------------------------------------------------------------
Brick glusterfs01:/gluster/brick1           49152     0          Y       1911 
Brick glusterfs02:/gluster/brick1           49152     0          Y       1695 
NFS Server on localhost                     2049      0          Y       2984   #已经开启
NFS Server on glusterfs04                   2049      0          Y       2679 
NFS Server on glusterfs03                   2049      0          Y       2608 
NFS Server on glusterfs02                   2049      0          Y       2600 
 
Task Status of Volume gs1
------------------------------------------------------------------------------
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

#在Webserver上进行如下操作
[root@WebServer ~]# rpm -qa nfs-utils   #查看nfs-utils是否安装
nfs-utils-1.2.3-39.el6.x86_64
[root@WebServer ~]# mount -t nfs 192.168.200.150:/gs1 /mnt  #以nfs方式远程挂载分布式卷
mount.nfs: rpc.statd is not running but is required for remote locking.
mount.nfs: Either use '-o nolock' to keep locks local, or start statd.
mount.nfs: an incorrect mount option was specified  #根据提示我们加上-o nolock参数
[root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs1 /mnt
[root@WebServer ~]# ls /mnt #挂载成功
1  2  3  4  5  6  666  sss  yunjisuan
[root@WebServer ~]# touch /mnt/benet    #创建文件测试
[root@WebServer ~]# ls /mnt
1  2  3  4  5  6  666  benet  sss  yunjisuan

#在glusterfs任意虚拟机上进行如下操作
[root@glusterfs04 ~]# mount -t glusterfs 127.0.0.1:/gs1 /mnt
[root@glusterfs04 ~]# ls /mnt
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

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

2.3.9 创建分布式条带卷

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

#在WebServer上进行数据写入操作
[root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs1 /mnt
[root@WebServer ~]# df -h
Filesystem                    Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/VolGroup-lv_root   18G 1014M   16G   7% /
tmpfs                         491M     0  491M   0% /dev/shm
/dev/sda1                     485M   33M  427M   8% /boot
/dev/sr0                      4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
192.168.200.150:/gs1           20G  301M   19G   2% /mnt
[root@WebServer ~]# touch /mnt/{1..10}
[root@WebServer ~]# ls /mnt/
1  10  2  3  4  5  6  7  8  9

#在glusterfs01和glusterfs02上进行查看（看看数据到底写入了哪个盘）
[root@glusterfs01 ~]# ls /gluster/brick1
1  5  7  8  9
[root@glusterfs02 ~]# ls /gluster/brick1
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

#在WebServer上进行数据写入操作
[root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs2 /mnt
[root@WebServer ~]# df -h
Filesystem                    Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/VolGroup-lv_root   18G 1014M   16G   7% /
tmpfs                         491M     0  491M   0% /dev/shm
/dev/sda1                     485M   33M  427M   8% /boot
/dev/sr0                      4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
192.168.200.150:/gs2          9.9G  151M  9.2G   2% /mnt    #可用容量减半
[root@WebServer ~]# ls /mnt
lost+found
[root@WebServer ~]# touch /mnt/{1..10}
[root@WebServer ~]# ls /mnt
1  10  2  3  4  5  6  7  8  9  lost+found

#在glusterfs03和glusterfs04上进行查看（看看数据到底写入了哪个盘）
[root@glusterfs03 ~]# ls /gluster/brick1
1  10  2  3  4  5  6  7  8  9  lost+found
[root@glusterfs04 ~]# ls /gluster/brick1
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

#在WebServer上进行数据写入操作
[root@WebServer ~]# umount /mnt
[root@WebServer ~]# mount -o nolock -t nfs 192.168.200.150:/gs3 /mnt
[root@WebServer ~]# df -h
Filesystem                    Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/VolGroup-lv_root   18G 1014M   16G   7% /
tmpfs                         491M     0  491M   0% /dev/shm
/dev/sda1                     485M   33M  427M   8% /boot
/dev/sr0                      4.2G  4.2G     0 100% /media/cdrom
192.168.200.150:/gs3           20G  301M   19G   2% /mnt
[root@WebServer ~]# dd if=/dev/zero of=/root/test bs=1024 count=262144  #创建大小为256M的文件
262144+0 records in
262144+0 records out
268435456 bytes (268 MB) copied, 1.81006 s, 148 MB/s
[root@WebServer ~]# du -sh test 
256M    test
[root@WebServer ~]# cp test /mnt/   #复制到/mnt目录下
[root@WebServer ~]# ls /mnt
test
[root@WebServer ~]# du -sh /mnt/test    #查看大小为256M
256M    /mnt/test

#在glusterfs01和glusterfs02上进行查看（看看数据到底是怎么存的）
[root@glusterfs01 ~]# du -sh /gluster/brick2/test 
129M    /gluster/brick2/test
[root@glusterfs02 ~]# du -sh /gluster/brick2/test 
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

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

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

我们再次写入数据

#在WebServer上进行数据写入操作
[root@WebServer ~]# touch /mnt/{11..20}
[root@WebServer ~]# ls /mnt
1  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  2  20  3  4  5  6  7  8  9  lost+found

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

#对gs2进行磁盘存储平衡
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume rebalance gs2 start
volume rebalance: gs2: success: Rebalance on gs2 has been started successfully. Use rebalance status command to check status of the rebalance process.
ID: 0024338c-84df-4edb-b68c-107415a27506

#检查gs2块设备磁盘平衡结果
[root@glusterfs03 ~]# ls /gluster/brick1
10  12  14  15  16  17  2  3  4  6  lost+found
[root@glusterfs03 ~]# ls /gluster/brick2
1  11  13  18  19  20  5  7  8  9  lost+found
[root@glusterfs04 ~]# ls /gluster/brick1
10  12  14  15  16  17  2  3  4  6  lost+found
[root@glusterfs04 ~]# ls /gluster/brick2
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。

#先停止卷gs2
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume stop gs2
Stopping volume will make its data inaccessible. Do you want to continue? (y/n) y
volume stop: gs2: success

#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
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume remove-brick gs2 replica 2 glusterfs03:/gluster/brick2 glusterfs04:/gluster/brick2 force
Removing brick(s) can result in data loss. Do you want to Continue? (y/n) y
volume remove-brick commit force: success

#我们发现gs2的卷已经被移除
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
 
Volume Name: gs2
Type: Replicate
Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
Status: Stopped
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
Options Reconfigured:
performance.readdir-ahead: on

#重新启动卷gs2
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume start gs2
volume start: gs2: success

（2）对存储卷进行删除

#停止卷gs1
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume stop gs1
Stopping volume will make its data inaccessible. Do you want to continue? (y/n) y
volume stop: gs1: success

#删除卷gs1
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume delete gs1
Deleting volume will erase all information about the volume. Do you want to continue? (y/n) y
volume delete: gs1: success

#查看卷信息，发现gs1已经没了
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume info
 
Volume Name: gs2
Type: Replicate
Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
Status: Started
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
Options Reconfigured:
performance.readdir-ahead: on
 
Volume Name: gs3
Type: Stripe
Volume ID: 6d2e27c7-f5a1-4473-9df8-a7261851a2ed
Status: Started
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: glusterfs01:/gluster/brick2
Brick2: glusterfs02:/gluster/brick2
Options Reconfigured:
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。

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

iptables -I INPUT -p tcp --dport 24007:24011 -j ACCEPT
iptables -I INPUT -p tcp --dport 49152:49162 -j ACCEPT

[root@glusterfs01 ~]# cat /etc/glusterfs/glusterd.vol 
volume management
    type mgmt/glusterd
    option working-directory /var/lib/glusterd
    option transport-type socket,rdma
    option transport.socket.keepalive-time 10
    option transport.socket.keepalive-interval 2
    option transport.socket.read-fail-log off
    option ping-timeout 0
    option event-threads 1
#   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>

[root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
 
Volume Name: gs2
Type: Replicate
Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
Status: Started
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
Options Reconfigured:
performance.readdir-ahead: on
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume set gs2 performance.read-ahead on   #设置预缓存优化
volume set: success 
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
 
Volume Name: gs2
Type: Replicate
Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
Status: Started
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
Options Reconfigured:
performance.read-ahead: on      #已经添加上了
performance.readdir-ahead: on
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume set gs2 performance.cache-size 256MB    #设置读缓存大小
volume set: success
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume info gs2
 
Volume Name: gs2
Type: Replicate
Volume ID: c76fe8fd-71a7-4395-9dd2-ef1dc85163b8
Status: Started
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: glusterfs03:/gluster/brick1
Brick2: glusterfs04:/gluster/brick1
Options Reconfigured:
performance.cache-size: 256MB       #已经添加上了
performance.read-ahead: on
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。

#以下命令在复制卷的场景下才会有
#gluster volume status gs2   查看节点NFS是否在线
（开没开端口）
#gluster volume heal gs2 full 启动完全修复

#gluster volume heal gs2 info 查看需要修复的文件

#gluster volume heal gs2 info healed 查看修复成功的文件

#gluster volume heal gs2 info heal-failed 查看修复失败文件

#gluster volume heal gs2 info split-brain 查看脑裂的文件

#gluster volume quota gs2 enable    --激活quota功能

#gluster volume quota gs2 disable   --关闭quota功能

#gluster volume quota gs2 limit-usage   /data   10GB --/gs2/data 目录限制

#gluster volume quota gs2 list --quota 信息列表

#gluster volume quota gs2 list /data    --限制目录的quota信息

#gluster volume set gs2 features.quota-timeout 5    --设置信息的超时事实上时间

#gluster volume quota gs2 remove /data  -删除某个目录的quota设置

备注：

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

#例如：
[root@glusterfs03 ~]# gluster peer status
Number of Peers: 3

Hostname: glusterfs02
Uuid: 0b52290d-96b0-4b9c-988d-44062735a8a8
State: Peer in Cluster (Connected)

Hostname: glusterfs04
Uuid: a43ac51b-641c-4fc4-be56-f6873423b462
State: Peer in Cluster (Connected)

Hostname: glusterfs01
Uuid: 198f2c7c-1104-4671-8989-b430b77540e9
State: Peer in Cluster (Connected)
[root@glusterfs03 ~]# 

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

[root@glusterfs04 ~]# cat /var/lib/glusterd/glusterd.info 
UUID=a43ac51b-641c-4fc4-be56-f6873423b462
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）

[root@glusterfs04 ~]# gluster volume heal gs2 full
Launching heal operation to perform full self heal on volume gs2 has been successful 
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

[root@glusterfs04 ~]# gluster volume heal gs2 info
Brick glusterfs03:/gluster/brick1
Status: Connected
Number of entries: 0

Brick glusterfs04:/gluster/brick1
Status: Connected
Number of entries: 0