GFS分佈式文件存儲系統（理論）

GlusterFS概述

GlusterFS簡介

•開源的分佈式文件系統
•由存儲服務器，客戶端以及NFS/Samba存儲網關組成
•無元數據服務器

RDMA:負責數據傳輸

GlusterFS的特色

•擴展性和高性能
•高可用性
•全局統一的命名空間
•彈性卷管理
•基於標準協議

GlusterFS術語

•Brick ： 存儲節點
•Volume ： 卷
•FUSE ： 內核模塊，用戶端的交互模塊
•VFS ： 虛擬端口
•Glusterd ： 服務

模塊化堆棧架構

•模塊化、堆棧式的架構
•經過對模塊的組合，實現負責的功能

GlusterFS工做模式

•Application：客戶端或應用程序經過GlusterFSync的掛載點訪問數據
•VFS：linux系統內核經過VFS API收到請求並處理
•FUSE ： VFS 將數據遞交給FUSE內核文件系統，fuse文件系統則是將數據經過/dev/fuse設備文件遞交給了GlusterFS client端
•GlusterFS Client ; 經過網絡將數據傳遞至遠端的GlusterFS Server，而且寫入到服務器存儲設備上

GlusterFS工做原理

GlusterFS工做流程

彈性HASH算法

•經過HASH算法獲得一個32位的整數
•劃分爲N個連續的子空間，每一個空間對應一個Brick
•彈性HASH算法的優勢
• 保證數據平均分佈在每個Brink中
• 解決了對元數據服務器的依懶，進而解決了單點故障以及訪問瓶頸

四個Brick節點的GlusterFS卷，平均分配232次方的區間的範圍空間

經過hash算法去找到對應的brick節點的存儲空間，去分配數據存儲，去調用每個節點數據

GlusterFS的卷類型

•分佈式卷
•條帶卷
•複製卷
•分佈式條帶卷
•分佈式複製卷
•條帶複製卷
•分佈式條帶複製卷

分佈式卷

•沒有對文件進行分塊處理
•經過擴展文件屬性保存HASH值
•支持底層文件系統有ext三、ext四、ZFS、XFS等

分佈式卷有以下特色

•文件分佈在不一樣的服務器。不具有冗餘性
•更容易和廉價地擴展卷的大小
•單點故障會形成數據丟失
•依懶底層的數據保護

建立分佈式卷

建立一個名爲dis-volume的分佈式卷
文件將根據HASH分佈在server1：/dir一、server2:/dir2和server3:/dir3中 
gluster volume create dis-volume server1:/dir1 server2:/dir2

條帶卷

•根據偏移量將文件分爲N塊（N個條帶節點），輪詢的存儲在每一個Brick Server節點
•存儲大文件時，性能尤其突出
•不具有冗餘性，相似Raid0

從多個server中同時讀取文件，效率提高

特色

•數據被分割成更小塊分佈到塊服務器羣中的不一樣條帶區
•分佈減小負載且更小的文件加速了存取的速度
•沒有數據冗餘

建立條帶卷

建立一個名爲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

複製卷

•同一個文件保存一份或多分副本
•複製模式由於保存副本，因此磁盤利用率較低
•多個節點的存儲空間不一致，那麼將按照木桶效應取最低節點的容量做爲該卷的總容量

特色

•卷中全部的服務器均保存一個完整的副本
•卷的副本數量能夠有客戶建立的時候決定
•至少由兩個塊服務器或更多服務器
•具有冗餘性

建立複製卷

建立名爲rep-volume的複製卷、文件將同時存儲兩個副本 
gluster volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2

分佈式條帶卷

•兼顧分佈式卷和條帶卷的功能
•主要用於大文件訪問處理
•至少最少須要4臺服務器

建立分佈式條帶卷

建立一個名爲dis-stripe的分佈式條帶卷，配置分佈式的條帶卷時
卷中Brink所包含 的存儲服務器數必須是條帶數的倍數（>=2倍）
gluster volume create rep-volume stripe 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir1 server4:/dir2

分佈式複製卷

•兼顧分佈式卷和複製卷的功能
•用於須要冗餘的狀況下

建立分佈式複製卷

建立一個名爲dis-rep的分佈式條帶卷，配置分佈式條帶卷的複製卷時
卷中Brink所包含的存儲服務器必須是條帶數的倍數（>=2倍）
gluster volume volume create rep-volume replica 2 transport tcp server1:/dir1 server2:/dir2 server3:/dir1 server4:/dir2