GlusterFS 分布式文件系统

一、GlusterFS 概述

1.1 什么是GlusterFS 

GlusterFS 是一个开源的分布式文件系统,它可以将多个存储服务器结合在一起,创建一个大的存储池,供客户端使用。它不需要单独的元数据服务器,这样可以提高系统的性能和可靠性。由于没有单点故障,系统更加稳定。

1.2 GlusterFS 主要特点

  • 高扩展性和高性能:通过增加存储节点,容量和性能都可以轻松扩展。系统可以处理大量并发操作,支持高速网络如 10GbE 和 InfiniBand。
  • 高可用性:GlusterFS 可以自动复制文件,确保数据在硬件故障时依然可用。系统有自我修复功能,后台自动修复数据问题。
  • 全局统一命名空间:系统将所有存储节点的容量整合在一起,通过一个虚拟存储池对外提供服务。
  • 弹性卷管理:系统可以在线增加或减少存储容量,不会中断业务。根据需要调整性能,支持负载均衡。
  • 标准协议兼容:支持多种协议如 NFS、CIFS、HTTP、FTP、SMB 等,完全兼容 POSIX 标准,应用程序无需修改即可使用。

1.3 GlusterFS 工作流程

  • 客户端读取或写入数据:应用程序或用户通过 GlusterFS 的挂载点访问文件,像操作本地文件一样简单。
  • 系统接收请求:操作系统接收到这个文件操作请求,并开始处理。
  • FUSE 做中介:操作系统通过 FUSE 这个“中间人”把数据传给 GlusterFS 客户端。FUSE 相当于帮系统和 GlusterFS 之间搭了一座桥。
  • GlusterFS 客户端处理数据:客户端根据设置好的规则处理文件,比如决定如何把文件分成多个部分存储,或者如何备份数据。
  • 数据发送到服务器:处理完的数据通过网络传输到 GlusterFS 服务器,并保存到远程存储设备上。

1.4 Gluster 七种卷类型

分布式卷(Distribute Volume)

  • 特点:文件通过 HASH 算法分布到所有 Brick Server 上,扩展磁盘空间但不具备容错性(类似 RAID0)。
  • 应用:适合磁盘空间扩展,不适合需要数据冗余的场景。
  • 示例gluster volume create dis-volume server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3

条带卷(Stripe Volume)

  • 特点:文件被分块轮询存储在多个服务器上,适合大文件处理,但不具备冗余性(类似 RAID0)。
  • 应用:适合大文件存储,但不适合需要数据冗余的场景。
  • 示例gluster volume create stripe-volume stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2

复制卷(Replica Volume)

  • 特点:文件同时存在于多个服务器上,具备冗余性(类似 RAID1),读性能提升,但写性能较低。
  • 应用:适合需要数据冗余和高可用性的场景。
  • 示例gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2

分布式条带卷(Distribute Stripe Volume)

  • 特点:结合分布式卷和条带卷,适合大文件处理,要求 Brick Server 数量是条带数的倍数。
  • 应用:适合大文件处理的同时需要分布式存储。
  • 示例gluster volume create dis-stripe stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4

分布式复制卷(Distribute Replica Volume)

  • 特点:结合分布式卷和复制卷,具备冗余性,要求 Brick Server 数量是副本数的倍数。
  • 应用:适合需要数据冗余和扩展性的场景。
  • 示例gluster volume create dis-rep replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4

条带复制卷(Stripe Replica Volume)

  • 特点:结合条带卷和复制卷,文件分块存储并具备冗余性。
  • 应用:适合需要大文件处理和冗余的场景。
  • 示例:条带与复制卷的结合,命令类似条带卷和复制卷的组合。

分布式条带复制卷(Distribute Stripe Replica Volume)

  • 特点:结合分布式卷、条带卷和复制卷,具备冗余性和扩展性。
  • 应用:适合大文件处理、扩展性和数据冗余场景。
  • 示例:与分布式条带和复制卷结合,命令类似于两者的组合。

1.4.1 弹性hash算法原理

哈希环: 想象一个钟表的圆形表盘,上面标记了从0到最大值的数字(比如02^32-1),形成一个圆环。

节点的映射: 每台服务器(节点)根据它的名字或IP地址生成一个哈希值,然后把这个哈希值放在表盘的某个位置上。这些位置就是服务器存放数据的“地址”。

数据的映射: 每个数据也会通过哈希函数生成一个哈希值,然后这个哈希值也映射到表盘上。顺时针方向第一个遇到的服务器负责存储这个数据。

节点增减时的数据迁移

如果新增了一台服务器,它会从附近的服务器接管一部分数据,只需要搬动一小部分数据。

如果有服务器退出,剩下的服务器会接管它的那部分数据,数据迁移量很小

二、 部署Gluster 群集

Node1节点:node1/192.168.10.13          磁盘:/dev/sdb1            挂载点:/data/sdb1
                                                                             /dev/sdc1                          /data/sdc1
                                                                             /dev/sdd1                          /data/sdd1
                                                                             /dev/sde1                          /data/sde1

Node2节点:node2/192.168.10.14          磁盘:/dev/sdb1            挂载点:/data/sdb1
                                                                            /dev/sdc1                           /data/sdc1
                                                                            /dev/sdd1                           /data/sdd1
                                                                            /dev/sde1                           /data/sde1

Node3节点:node3/192.168.10.15          磁盘:/dev/sdb1            挂载点:/data/sdb1
                                                                            /dev/sdc1                           /data/sdc1
                                                                            /dev/sdd1                           /data/sdd1
                                                                            /dev/sde1                           /data/sde1

Node4节点:node4/192.168.10.16          磁盘:/dev/sdb1            挂载点:/data/sdb1
                                                                            /dev/sdc1                           /data/sdc1
                                                                            /dev/sdd1                           /data/sdd1
                                                                            /dev/sde1                           /data/sde1

客户端节点:192.168.10.2 

-----------准备环境(所有node节点上操作)------------

①关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0

②磁盘分区,并挂载

(可编写脚本半自动化创建)
vim /opt/fdisk.sh

#!/bin/bash
NEWDEV=`ls /dev/sd* | grep -o 'sd[b-z]' | uniq`
for VAR in $NEWDEV
doecho -e "n\np\n\n\n\nw\n" | fdisk /dev/$VAR &> /dev/nullmkfs.xfs /dev/${VAR}"1" &> /dev/nullmkdir -p /data/${VAR}"1" &> /dev/nullecho "/dev/${VAR}"1" /data/${VAR}"1" xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
done
mount -a &> /dev/null

chmod +x /opt/fdisk.sh
cd /opt/
./fdisk.sh
 

③修改主机名,配置/etc/hosts文件
#以Node1节点为例:
hostnamectl set-hostname node1

echo "192.168.10.13 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.10.14 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.10.15 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.10.16 node4" >> /etc/hosts
 

---------- 安装、启动GlusterFS(所有node节点上操作) -----------

#将gfsrepo 软件上传到/opt目录下
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak

vim glfs.repo

[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1

yum clean all && yum makecache
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma

systemctl start glusterd.service 
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service

(故障原因是版本过高导致)
yum remove glusterfs-api.x86_64 glusterfs-cli.x86_64 glusterfs.x86_64 glusterfs-libs.x86_64 glusterfs-client-xlators.x86_64 glusterfs-fuse.x86_64 -y

---------- 添加节点到存储信任池中(在 node1 节点上操作) -----------

#只要在一台Node节点上添加其它节点即可
gluster peer probe node1
gluster peer probe node2
gluster peer probe node3
gluster peer probe node4

#在每个Node节点上查看群集状态
gluster peer status
 

#根据规划创建如下卷:

卷名称                 卷类型                Brick
dis-volume            分布式卷            node1(/data/sdb1)、node2(/data/sdb1)
stripe-volume        条带卷                node1(/data/sdc1)、node2(/data/sdc1)
rep-volume            复制卷                node3(/data/sdb1)、node4(/data/sdb1)
dis-stripe            分布式条带卷        node1(/data/sdd1)、node2(/data/sdd1)、node3(/data/sdd1)、node4(/data/sdd1)
dis-rep                分布式复制卷        node1(/data/sde1)、node2(/data/sde1)、node3(/data/sde1)、node4(/data/sde1)

2.1 分布式卷

gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb1 force
gluster volume start dis-volume
gluster volume info dis-volume

2.2 条带卷

gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/data/sdc1 node2:/data/sdc1 force
gluster volume start stripe-volume
gluster volume info stripe-volume

2.3 复制卷

gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force
gluster volume start rep-volume
gluster volume info rep-volume

2.4 分布式条带卷

gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/data/sdd1 node2:/data/sdd1 node3:/data/sdd1 node4:/data/sdd1 force
gluster volume start dis-stripe
gluster volume info dis-stripe

2.5 分布式复制卷

gluster volume create dis-rep replica 2 node1:/data/sde1 node2:/data/sde1 node3:/data/sde1 node4:/data/sde1 force
gluster volume start dis-rep
gluster volume info dis-rep

查看所有卷的列表

gluster volume list

-------- 部署 Gluster 客户端 --------

①安装客户端软件
#将gfsrepo 软件上传到/opt目下 
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak

vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1

yum clean all && yum makecache

yum -y install glusterfs glusterfs-fuse

②创建挂载目录
mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
ls /test
 

③配置 /etc/hosts 文件
echo "192.168.10.13 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.10.14 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.10.15 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.10.16 node4" >> /etc/hosts

④挂载 Gluster 文件系统
#临时挂载
mount.glusterfs node1:dis-volume /test/dis
mount.glusterfs node1:stripe-volume /test/stripe
mount.glusterfs node1:rep-volume /test/rep
mount.glusterfs node1:dis-stripe /test/dis_stripe
mount.glusterfs node1:dis-rep /test/dis_rep

df -Th

#永久挂载
vim /etc/fstab
node1:dis-volume        /test/dis                glusterfs        defaults,_netdev        0 0
node1:stripe-volume        /test/stripe            glusterfs        defaults,_netdev        0 0
node1:rep-volume        /test/rep                glusterfs        defaults,_netdev        0 0
node1:dis-stripe        /test/dis_stripe        glusterfs        defaults,_netdev        0 0
node1:dis-rep            /test/dis_rep            glusterfs        defaults,_netdev        0 0
 

--------- 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

ls -lh /opt

cp /opt/demo* /test/dis
cp /opt/demo* /test/stripe/
cp /opt/demo* /test/rep/
cp /opt/demo* /test/dis_stripe/
cp /opt/demo* /test/dis_rep/

②查看文件分布

分布式文件分布:

#查看分布式文件分布
[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdb1					#数据没有被分片
总用量 160M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo4.log[root@node2 ~]# ll -h /data/sdb1
总用量 40M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:50 demo5.log

条带卷文件分布:

#查看条带卷文件分布
[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdc1			#数据被分片50% 没副本 没冗余
总用量 101M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log[root@node2 ~]# ll -h /data/sdc1					#数据被分片50% 没副本 没冗余
总用量 101M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log

复制卷分布:

#查看复制卷分布
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdb1	#数据没有被分片 有副本 有冗余     
总用量 201M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo5.log[root@node4 ~]# ll -h /data/sdb1					#数据没有被分片 有副本 有冗余
总用量 201M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo4.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:51 demo5.log

分布式条带卷分布:

#查看分布式条带卷分布
[root@node1 ~]# ll -h /data/sdd1					#数据被分片50% 没副本 没冗余
总用量 81M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log[root@node2 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 81M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo4.log[root@node3 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 21M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log[root@node4 ~]# ll -h /data/sdd1
总用量 21M
-rw-r--r-- 2 root root 20M 12月 18 14:51 demo5.log

分布式复制卷分布:

#查看分布式复制卷分布								#数据没有被分片 有副本 有冗余
[root@node1 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 161M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo4.log[root@node2 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 161M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo4.log[root@node3 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 41M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo5.log
[root@node3 ~]# [root@node4 ~]# ll -h /data/sde1
总用量 41M
-rw-r--r-- 2 root root 40M 12月 18 14:52 demo5.log

---------- 破坏性测试 -----------

#挂起 node2 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障

[root@node2 ~]# 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:

#分布式卷数据查看
[root@localhost test]# ll /test/dis/		#在客户机上发现少了demo5.log文件,这个是在node2上的
总用量 163840
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo1.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo2.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo3.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:50 demo4.log

条带卷:

#条带卷
[root@localhost test]# cd /test/stripe/		#无法访问,条带卷不具备冗余性
[root@localhost stripe]# ll
总用量 0

分布式条带卷:

#分布式条带卷
[root@localhost test]# ll /test/dis_stripe/		#无法访问,分布条带卷不具备冗余性
总用量 40960
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:51 demo5.log

分布式复制卷:

#分布式复制卷
[root@localhost test]# ll /test/dis_rep/	#可以访问,分布式复制卷具备冗余性
总用量 204800
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo1.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo2.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo3.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo4.log
-rw-r--r-- 1 root root 41943040 12月 18 14:52 demo5.log

凡是带复制数据,相比而言,数据比较安全

-------扩展其他的维护命令-------

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.deny 192.168.80.100#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)

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简介 CQRS中文意思为命令于查询职责分离,我们可以将其了解成读写分离的思想。分为两个部分 业务侧和数据侧,业务侧主要执行的就是数据的写操作,而数据侧主要执行的就是数据的读操作。当然两侧的数据库可以是不同的。目前最为常用的CQRS思想方…

C++调用C# DLL之踩坑记录

C是非托管代码,C#则是托管代码,无法直接调用 CLR的介绍见CLR简介 MSDN提到了两种非托管-托管的交互技术:CLR Interop和COM Interop 后者要将C# 类库注册为COM组件,本文只探讨CLR,要通过C CLR写中间层代码 方式一&…

获取参数

获取querystring参数 querystring 指的是URL中 ? 后面携带的参数,例如:http://127.0.0.1:9090/web?query杨超越。 获取请求的querystring参数的方法如下: 方法1: Query package main// querystringimport ("github.com/…

引领长期投资新篇章:价值增长与财务安全的双重保障

随着全球金融市场的不断演变,长期投资策略因其稳健性和对价值增长的显著推动作用而日益受到投资者的重视。在这一背景下,Zeal Digital Shares(ZDS)项目以其创新的数字股票产品,为全球投资者提供了一个全新的长期投资平…

最优化理论与自动驾驶(十一):基于iLQR的自动驾驶轨迹跟踪算法(c++和python版本)

最优化理论与自动驾驶(四):iLQR原理、公式及代码演示 之前的章节我们介绍过,iLQR(迭代线性二次调节器)是一种用于求解非线性系统最优控制最优控制最优控制和规划问题的算法。本章节介绍采用iLQR算法对设定…

分析redis实现分布式锁的思路

文章目录 1、基于redis实现分布式锁:利用key的唯一性1.1、独占排他1.2、死锁问题1.2.1、redis客户端程序获取了锁之后,服务器立马宕机,就会导致死锁。1.2.2、不可重入:可重入 1.3、原子性:加锁和过期之间:s…

深入剖析Docker容器安全:挑战与应对策略

随着容器技术的广泛应用,Docker已成为现代应用开发和部署的核心工具。它通过轻量级虚拟化技术实现应用的隔离与封装,提高了资源利用率。然而,随着Docker的流行,其安全问题也成为关注焦点。容器化技术虽然提供了良好的资源隔离&…

4.C_数据结构_队列

概述 什么是队列: 队列是限定在两端进行插入操作和删除操作的线性表。具有先入先出(FIFO)的特点 相关名词: 队尾:写入数据的一段队头:读取数据的一段空队:队列中没有数据,队头指针 队尾指针满队&#…

FPGA与Matlab图像处理之直方图均衡化

文章目录 一、什么是直方图?二、什么是直方图均衡化?三、Matlab实现直方图均衡化的步骤第一步: 彩色图像转成灰度图像第二步:提取亮度通道的直方图第三步:累计亮度通道的像素值频率第四步: 映射到新的灰度值 四、Veri…

嵌入式 开发技巧和经验分享

文章目录 前言嵌入式 开发技巧和经验分享目录1.1嵌入式 系统的 定义1.2 嵌入式 操作系统的介绍1.3 嵌入式 开发环境1.4 编译工具链和优化1.5 嵌入式系统软件开发1.6 嵌入式SDK开发2.1选择移植的系统-FreeRtos2.2FreeRtos 移植步骤2.3 系统移植之中断处理2.4系统移植之内存管理2…

【java面经】Redis速记

目录 基本概念 string hash list set zset 常见问题及解决 缓存穿透 缓存击穿 缓存雪崩 Redis内存管理策略 noeviction allkeys-lru allkeys-random volatile-random volatile-ttl Redis持久化机制 RDB快照 AOF追加文件 Redis多线程特性 Redis应用场景 缓…

【医学半监督】置信度指导遮蔽学习的半监督医学图像分割

摘要: 半监督学习(Semi-supervised learning)旨在利用少数标记数据和多数未标记数据训练出高性能模型。现有方法大多采用预测任务机制,在一致性或伪标签的约束下获得精确的分割图,但该机制通常无法克服确认偏差。针对这一问题,本文提出了一种用于半监督医学图像分割的新…

【梯度下降|链式法则】卷积神经网络中的参数是如何传输和更新的?

【梯度下降|链式法则】卷积神经网络中的参数是如何传输和更新的? 【梯度下降|链式法则】卷积神经网络中的参数是如何传输和更新的? 文章目录 【梯度下降|链式法则】卷积神经网络中的参数是如何传输和更新的?1. 什么是梯度?2.梯度…

2024-04-23 人工智能增强天基通信和传感

砺道智库2024-04-23 11:18 北京 据国家防务网4月19日报道,随着商业卫星、军事星座及其所有数据在太空中流动的数量不断增加,政府和行业运营商表示,他们正在寻求人工智能来帮助他们处理日益复杂的任务。 人工智能软件使用户能够在轨道上改变航…