GFS分布式文件系統(tǒng)集群（理論篇）

GlusterFS概述

GlusterFS簡介

• 開源的分布式文件系統(tǒng)
• 由存儲服務(wù)器，客戶端以及NFS/Samba存儲網(wǎng)關(guān)組成
• 無元數(shù)據(jù)服務(wù)器

GlusterFS的特點

• 擴(kuò)展性和高性能
• 高可用性
• 全局統(tǒng)一的命名空間
• 彈性卷管理
• 基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

GlusterFS術(shù)語

• Brick ： 存儲節(jié)點
• Volume ： 卷
• FUSE ： 內(nèi)核模塊，用戶端的交互模塊
• VFS ： 虛擬端口
• Glusterd ： 服務(wù)

模塊化堆棧架構(gòu)

• 模塊化、堆棧式的架構(gòu)
• 通過對模塊的組合，實現(xiàn)負(fù)責(zé)的功能

GlusterFS工作模式

GlusterFS工作流程

• Application：客戶端或應(yīng)用程序通過GlusterFSync的掛載點訪問數(shù)據(jù)
• VFS：linux系統(tǒng)內(nèi)核通過VFS API收到請求并處理
• FUSE ： VFS 將數(shù)據(jù)遞交給FUSE內(nèi)核文件系統(tǒng)，fuse文件系統(tǒng)則是將數(shù)據(jù)通過/dev/fuse設(shè)備文件遞交給了GlusterFS client端
• GlusterFS Client ; 通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳遞至遠(yuǎn)端的GlusterFS Server，并且寫入到服務(wù)器存儲設(shè)備上

彈性HASH算法

• 通過HASH算法得到一個32位的整數(shù)
• 劃分為N個連續(xù)的子空間，每個空間對應(yīng)一個Brick
• 彈性HASH算法的優(yōu)點
  • 保證數(shù)據(jù)平均分布在每一個Brink中
  • 解決了對元數(shù)據(jù)服務(wù)器的依懶，進(jìn)而解決了單點故障以及訪問瓶頸

GlusterFS的卷類型

分布式卷

• 沒有對文件進(jìn)行分塊處理
• 通過擴(kuò)展文件屬性保存HASH值
• 支持底層文件系統(tǒng)有ext3、ext4、ZFS、XFS等

分布式卷的特點

• 文件分布在不同的服務(wù)器。不具備冗余性
• 更容易和廉價地擴(kuò)展卷的大小
• 單點故障會造成數(shù)據(jù)丟失
• 依懶底層的數(shù)據(jù)保護(hù)

創(chuàng)建分布式卷

• 創(chuàng)建一個名為dis-volume的分布式卷，文件將根據(jù)HASH分布在server1：/dir1、server2:/dir2和server3:/dir3中
  gluster volume create dis-volume server1:/dir1 server2:/dir2

條帶卷

• 根據(jù)偏移量將文件分為N塊（N個條帶節(jié)點），輪詢的存儲在每個Brick Server節(jié)點
• 存儲大文件時，性能尤為突出
• 不具備冗余性，類似Raid0

特點

• 數(shù)據(jù)被分割成更小塊分布到塊服務(wù)器群中的不同條帶區(qū)
• 分布減少負(fù)載且更小的文件加速了存取的速度
• 沒有數(shù)據(jù)冗余

創(chuàng)建條帶卷

• 創(chuàng)建一個名為Stripe-volume的條帶卷，文件將被分塊輪詢的存儲在Server1:/dir1和Server2:dir2兩個Brick中
  gluster volume create stripe-volume stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2

復(fù)制卷

• 同一個文件保存一份或多分副本
• 復(fù)制模式因為保存副本，所以磁盤利用率較低
• 多個節(jié)點的存儲空間不一致，那么將按照木桶效應(yīng)取最低節(jié)點的容量作為該卷的總?cè)萘?/li>

特點

• 卷中所有的服務(wù)器均保存一個完整的副本
• 卷的副本數(shù)量可以有客戶創(chuàng)建的時候決定
• 至少由兩個塊服務(wù)器或更多服務(wù)器
• 具備冗余性

創(chuàng)建復(fù)制卷

• 創(chuàng)建名為rep-volume的復(fù)制卷、文件將同時存儲兩個副本
  gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2

分布式條帶卷

• 兼顧分布式卷和條帶卷的功能
• 主要用于大文件訪問處理
• 至少最少需要4臺服務(wù)器

創(chuàng)建分布式條帶卷

• 創(chuàng)建一個名為dis-stripe的分布式條帶卷，配置分布式的條帶卷時，卷中Brink所包含 的存儲服務(wù)器數(shù)必須是條帶數(shù)的倍數(shù)（>=2倍）
  gluster volume create rep-volume stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir1 server4:/dir2

分布式復(fù)制卷

• 兼顧分布式卷和復(fù)制卷的功能
• 用于需要冗余的情況下

創(chuàng)建分布式復(fù)制卷

• 創(chuàng)建一個名為dis-rep的分布式條帶卷，配置分布式條帶卷的復(fù)制卷時，卷中Brink所包含的存儲服務(wù)器必須是條帶數(shù)的倍數(shù)（>=2倍）
  gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir1 server4:/dir2