GlusterFS：开源分布式文件系统的深度解析与应用场景实践

引言

在当今大数据时代背景下，企业对存储系统的容量、性能和可靠性提出了前所未有的挑战。GlusterFS作为一款开源的、高度可扩展的分布式文件系统，以其独特的无中心元数据设计和灵活的卷管理机制，在众多场景中脱颖而出，为解决大规模数据存储难题提供了强有力的支持。

GlusterFS简介与核心概念

GlusterFS简介

GlusterFS 是一款开源、可扩展的分布式文件系统，专为大规模数据存储和管理而设计。它由 Gluster, Inc. 开发，并在2011年被Red Hat公司收购，现已成为Red Hat Storage的一部分。GlusterFS 以其无中心元数据服务器架构以及对横向扩展能力的高度支持而著称，允许组织通过添加更多硬件资源（即存储节点）来轻松扩展存储容量至数PB级别，并能同时处理数千客户端的并发访问。

核心概念

1. **Bricks**：
- 在GlusterFS中，基本的存储单元被称为“Brick”。一个Brick通常是指一个物理或虚拟服务器上的目录或者挂载点，其中包含了实际的数据块。多个Bricks可以组成一个卷（Volume），实现数据的分布、复制或哈希等不同的数据布局策略。

2. **Volumes**：
- 卷是GlusterFS中的逻辑容器，由一个或多个Bricks组成，对外提供统一的命名空间。用户可以通过配置不同类型的卷，如分布式卷、复制卷、条带化卷等，来满足不同的性能、冗余度和可用性需求。

3. **无中心元数据管理**：
- GlusterFS与传统的集中式文件系统不同，没有单独的元数据服务器。每个客户端都具有元数据计算的能力，通过算法直接定位到数据存储的位置，这样大大降低了元数据服务器成为单点故障的风险，同时也提高了系统的扩展性和性能。

4. **全局命名空间**：
- GlusterFS提供了单一的全局命名空间，使得用户可以从一个位置透明地访问集群内的所有数据，无论这些数据如何分布在各个存储节点上。

5. **网络堆叠**：
- GlusterFS基于TCP/IP或InfiniBand RDMA网络连接，能够将分散的存储资源整合在一起，形成一个大的、统一的存储池。

6. **自愈与高可用**：
- GlusterFS具备一定的自我修复功能，在节点故障时能够重新分布数据以保持数据的完整性，并可通过复制和故障切换机制确保服务的高可用性。

总之，GlusterFS的核心理念就是通过去中心化的设计，构建一个高度可扩展且具有容错能力的分布式存储平台，适应大数据时代对于存储基础设施不断增长的需求。

glusterfs的常用命令

GlusterFS的常用命令涵盖了服务管理、集群管理和卷管理等方面。以下是一些基本的GlusterFS命令示例：

### 1. 服务管理
- **启动GlusterFS服务**：
```bash
systemctl start glusterd
```
- **停止GlusterFS服务**：
```bash
systemctl stop glusterd
```
- **重启GlusterFS服务**：
```bash
systemctl restart glusterd
```
- **设置开机自动启动**：
```bash
systemctl enable glusterd
```
- **查看服务状态**：
```bash
systemctl status glusterd
```

### 2. 集群节点操作
- **加入现有集群**：
```bash
gluster peer probe <hostname/IP>
```
- **列出已知集群中的节点**：
```bash
gluster peer status
```

### 3. 卷管理
- **创建卷**（例如分布式卷）：
```bash
gluster volume create <volume-name> replica 2 transport tcp <brick1-path> <brick2-path>
```
- **启动卷**：
```bash
gluster volume start <volume-name>
```
- **停止卷**：
```bash
gluster volume stop <volume-name>
```
- **查看卷信息**：
```bash
gluster volume info <volume-name>
```
- **添加或移除Brick**：
```bash
# 添加brick到现有卷
gluster volume add-brick <volume-name> <new-brick>

# 移除brick
gluster volume remove-brick <volume-name> <brick-to-remove> force
```
- **检查卷健康状况**：
```bash
gluster volume heal <volume-name> info
```
- **挂载GlusterFS卷到本地文件系统**：
```bash
mount -t glusterfs localhost:<volume-name> /mnt/glusterfs-mount-point
```

应用案例

环境

防止脑裂，搭建至少三台debian为核心文件服务中心。

server1 : 192.168.3.135

server2 : 192.168.3.136

server3 : 192.168.3.137

文件中心搭建

#每台机器中安装glusterfs服务
apt-get install -y gluster-server

#启动并设置开机启动
systemctl enable glusterd
systemctl start glusterd

#如果是ufw防火墙，放行24007和24008端口
ufw allow 24007/tcp
ufw allow 24008/tcp

#组成集群的节点

#在server1上执行
gluster peer probe 192.168.3.136
gluster peer probe 192.168.3.137

#在server2上执行
gluster peer probe 192.168.3.135
gluster peer probe 192.168.3.137

#在server3上执行
gluster peer probe 192.168.3.135
gluster peer probe 192.168.3.136

#在每台机器上查看peer状态
gluster peer status

#创建Brick：在每台机器上将存储分区作为GlusterFS的brick挂载目录。
mkdir /bricks/mybrick

#创建GlusterFS卷：当所有服务器都成功加入集群后，创建分布式卷或者复制卷等。
gluster volume create my_volume replica 3 transport tcp \
192.168.3.135:/bricks/mybrick \
192.168.3.136:/bricks/mybrick \
192.168.3.137:/bricks/mybrick  force

对以上命令的解释：

- `gluster volume create`: 这是GlusterFS客户端或管理节点上的命令，用于创建一个新的存储卷。

- `my_volume`: 这是要创建的卷的名字，您可以自定义这个名称以符合您的命名规范和需求。

- `replica 3`: 指定卷的复制模式（AFR），这意味着数据将在集群中的3个不同的服务器上进行完全复制。在高可用性环境中，即使有单个节点失效，其他节点仍可以提供数据服务。

- `transport tcp`: 指定传输协议为TCP，这是GlusterFS默认的数据传输方式。

- `\`：这是一个续行符，因为在命令行中，如果一行命令太长需要换行时，可以使用它来连接下一行的内容。

- `192.168.3.135:/bricks/mybrick`, `192.168.3.136:/bricks/mybrick`, `192.168.3.137:/bricks/mybrick`: 这些是参与该复制卷的各个服务器及其brick路径。每个IP地址后面跟着的是Brick的位置，一个brick是GlusterFS的基本存储单元，通常是一个目录或分区，实际数据就存储在这个位置。

- `force`: 这个选项意味着即使满足条件的情况下可能会发生冲突或警告，也强制执行volume的创建操作。例如，如果目标目录已存在或者之前有残留的配置信息，不使用`force`可能无法成功创建新的volume。

#开机就启动卷
gluster volume start my_volume

客户挂载

把证客户端也要安装 gluster-server组件

#挂载到哪里
mkdir /home/test1
#开始挂载
mount -t gulsterfs 192.168.3.135:my_volume /home/test1