GlusterFS 是一个开源的分布式文件系统。

由存储服务器、客户端以及NFS/Samba 存储网关（可选，根据需要选择使用）组成。

没有元数据服务器组件，这有助于提升整个系统的性能、可靠性和稳定性。

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支持借助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。

传统的分布式文件系统MFS介绍：

MFS

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。而 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。

• 扩展性和高性能
• 高可用性
• 全局统一命名空间
• 弹性卷管理
• 基于标准协议

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。

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。

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。

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

Gluster 存储服务支持 NFS、CIFS、HTTP、FTP、SMB 及 Gluster原生协议，完全与 POSIX 标准（可移植操作系统接口）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。

• 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 192.168.80.10:/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）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，并向系统注册一个实际的文件系统 FUSE，而 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）经过 GlusterFS client 处理后，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。

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。

GlusterFS 支持七种卷类型

• 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
• 分布式条带复制卷

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 RAID0， 不具有容错能力。

在该模式下，并没有对文件进行分块处理，文件直接存储在某个 Server 节点上。 由于直接使用本地文件系统进行文件存储，所以存取效率并没有提高，反而会因为网络通信的原因而有所降低。

File1 和 File2 存放在 Server1，而 File3 存放在 Server2，文件都是随机存储，一个文件（如 File1）要么在 Server1 上，要么在 Server2 上，不能分块同时存放在 Server1和 Server2 上。

• 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 server3:/dir3

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，但是不具备冗余性。

File 被分割为 6 段，1、3、5 放在 Server1，2、4、6 放在 Server2。

• 根据偏移量将文件分成N块（N个条带点），轮询的存储在每个Brick Serve 节点.
• 分布减少了负载,在存储大文件时，性能尤为突出.
• 没有数据冗余,类似于Raid 0

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中

gluster volume create stripe-volume stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2

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。

复制卷具备冗余性，即使一个节点损坏，也不影响数据的正常使用。但因为要保存副本，所以磁盘利用率较低。

File1 同时存在 Server1 和 Server2，File2 也是如此，相当于 Server2 中的文件是 Server1 中文件的副本。

• 卷中所有的服务器均保存一个完整的副本。具备冗余性.
• 卷的副本数量可由客户创建的时候决定，但复制数必须等于卷中 Brick 所包含的存储服务器数。
• 至少由两个块服务器或更多服务器。
• 若多个节点上的存储空间不一致，将按照木桶效应取最低节点的容量作为改卷的总容量。

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

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。

File1 和 File2 通过分布式卷的功能分别定位到Server1和 Server2。在 Server1 中，File1 被分割成 4 段，其中 1、3 在 Server1 中的 exp1 目录中，2、4 在 Server1 中的 exp2 目录中。在 Server2 中，File2 也被分割成 4 段，其中 1、3 在 Server2 中的 exp3 目录中，2、4 在 Server2 中的 exp4 目录中。

创建一个名为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）。Brick 的数量是 4（Server1:/dir1、Server2:/dir2、Server3:/dir3 和 Server4:/dir4），条带数为 2（stripe 2）

gluster volume create dis-stripe stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir3 server4:/dir4

创建卷时，存储服务器的数量如果等于条带或复制数，那么创建的是条带卷或者复制卷；如果存储服务器的数量是条带或复制数的 2 倍甚至更多，那么将创建的是分布式条带卷或分布式复制卷。

●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。

File1 和 File2 通过分布式卷的功能分别定位到 Server1 和 Server2。在存放 File1 时，File1 根据复制卷的特性，将存在两个相同的副本，分别是 Server1 中的exp1 目录和 Server2 中的 exp2 目录。在存放 File2 时，File2 根据复制卷的特性，也将存在两个相同的副本，分别是 Server3 中的 exp3 目录和 Server4 中的 exp4 目录。

建一个名为dis-rep的分布式复制卷，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）。Brick 的数量是 4（Server1:/dir1、Server2:/dir2、Server3:/dir3 和 Server4:/dir4），复制数为 2（replica 2）

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）
  • 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

[root@host103 ~]# systemctl  stop firewalld
[root@host103 ~]# setenforce 0

vim /opt/fdisk.sh
#!/bin/bash
#获取sdb,sdc,sdd,sde 
NEWDEV=`ls /dev/sd* | grep -o 'sd[b-z]' | uniq`

for VAR in $NEWDEV
do
   #免交互分区
   echo -e "n\np\n\n\n\nw\n" | fdisk /dev/$VAR &> /dev/null
   
   #刷新分区表
   partprobe &> /dev/null

   #格式化
   mkfs.xfs /dev/${VAR}"1" &> /dev/null
 
   #创建挂载点
   mkdir -p /data/${VAR}"1" &> /dev/null

  #在 /etc/fstab配置开机自动挂载
   echo "/dev/${VAR}"1" /data/${VAR}"1" xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
done
#检测并挂载
mount -a  &> /dev/null

#授予脚本执行权限，运行脚本,查看挂载情况
[root@host103 ~]# chmod  +x /opt/fdisk.sh 
[root@host103 ~]# /opt/fdisk.sh 
[root@host103 ~]# df -h

#其他节点修改为相应的主机名
#修改完主机名可以重新连接，或者使用 su 切换
[root@host11 ~]# hostnamectl  set-hostname node1

#每台node 节点都将 所有node 节点的主机名映射写入到 /etc/hosts文件
[root@node1 ~]# echo "192.168.23.11 node1" >> /etc/hosts
[root@node1 ~]# echo "192.168.23.12 node2" >> /etc/hosts
[root@node1 ~]# echo "192.168.23.13 node3" >> /etc/hosts
[root@node1 ~]# echo "192.168.23.103 node4" >> /etc/hosts

#将gfsrepo 软件上传到/opt目录下。可以在windows里将包压缩成 zip 格式上传到linux
[root@node3 ~]# cd  /opt/
[root@node3 opt]# unzip gfsrepo.zip

[root@node1 ~]#cd /etc/yum.repos.d/
[root@node1 yum.repos.d]# mkdir bak2
[root@node1 yum.repos.d]# mv *.repo bak2


[root@node1 yum.repos.d]# vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1

[root@node1 ~]# yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma



#启动服务
[root@node1 ~]# systemctl start glusterd.service 
[root@node1 ~]# systemctl  enable glusterd.service 

#在任意node节点上，将节点添加到存储信任池中
[root@node1 ~]# gluster peer probe node1
peer probe: success. Probe on localhost not needed
[root@node1 ~]# gluster peer probe node2
peer probe: success. 
[root@node1 ~]# gluster peer probe node3
peer probe: success. 
[root@node1 ~]# gluster peer probe node4
peer probe: success. 
[root@node1 ~]# 

[root@node1 ~]# gluster peer  status

根据规划创建如下卷：

在任意node主机都可以操作。因为都关联起来了.

[root@node1 ~]# gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb1 force

[root@node1 ~]# gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/data/sdc1 node2:/data/sdc1 force

[root@node1 ~]# gluster volume start stripe-volume

[root@node1 ~]# gluster volume info stripe-volume

[root@node3 ~]# gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force

[root@node3 ~]# gluster volume start rep-volume

[root@node3 ~]# gluster volume info rep-volume

[root@node1 ~]# gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/data/sdd1 node2:/data/sdd1 node3:/data/sdd1 node4:/data/sdd1 force

[root@node1 ~]# gluster volume start dis-stripe

[root@node1 ~]# gluster volume info dis-stripe
 

[root@node1 ~]# gluster volume create dis-rep replica 2 node1:/data/sde1 node2:/data/sde1 node3:/data/sde1 node4:/data/sde1 force

[root@node1 ~]# gluster volume start dis-rep

[root@node1 ~]# gluster volume info dis-rep 

[root@node1 ~]# gluster volume list
dis-rep
dis-stripe
dis-volume
rep-volume
stripe-volume

[root@host104 opt]# unzip gfsrepo.zip
[root@host104 opt]# cd /etc/yum.repos.d/
[root@host104 yum.repos.d]# mkdir bak02
[root@host104 yum.repos.d]# mv *.repo bak02
[root@host104 yum.repos.d]# vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1

[root@host104 yum.repos.d]# yum clean all && yum makecache
[root@host104 yum.repos.d]# yum -y install glusterfs glusterfs-fuse.x86_64

[root@host104 ~]# mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
[root@host104 ~]# ls /test/
dis  dis_rep  dis_stripe  rep  stripe

[root@host104 ~]# echo "192.168.23.11 node1" >> /etc/hosts
[root@host104 ~]# echo "192.168.23.12 node2" >> /etc/hosts
[root@host104 ~]# echo "192.168.23.13 node3" >> /etc/hosts
[root@host104 ~]# echo "192.168.23.103 node4" >> /etc/hosts


[root@host104 ~]# ping node1
[root@host104 ~]# ping node2
[root@host104 ~]# ping node3
[root@host104 ~]# ping node4

[root@host104 ~]# vim /etc/fstab
node1:dis-volume /test/dis glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:stripe-volume /test/stripe glusterfs defaults,_netdev 0 0node1:rep-volume /test/rep glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:dis-stripe /test/dis_stripe glusterfs defaults,_netdev 0 0node1:dis-rep /test/dis_rep glusterfs defaults,_netdev 0 0

[root@host104 ~]# mount -a
[root@host104 ~]# df -h

[root@host104 opt]# dd if=/dev/zero of=/opt/test1.txt bs=1M count=40
[root@host104 opt]# dd if=/dev/zero of=/opt/test2.txt bs=1M count=40
[root@host104 opt]# dd if=/dev/zero of=/opt/test3.txt bs=1M count=40
[root@host104 opt]# dd if=/dev/zero of=/opt/test4.txt bs=1M count=40
[root@host104 opt]# dd if=/dev/zero of=/opt/test5.txt bs=1M count=40


[root@host104 opt]# cp test* /test/dis
[root@host104 opt]# cp test* /test/stripe/
[root@host104 opt]# cp test* /test/rep/
[root@host104 opt]# cp test* /test/dis_stripe/
[root@host104 opt]# cp test* /test/dis_rep/

[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdb1
[root@node2 ~]# ls -lh  /data/sdb1

虚拟机挂起node2或者停止glusterd服务
[root@node2 ~]# systemctl stop glusterd.service