容器化管理平台存储那点事

以 Docker 为代表的容器技术在云计算领域正扮演着越来越重要的角色，甚至一度被认为是虚拟化技术的替代品。企业级的容器应用常常需要将重要的数据持久化，方便在不同容器间共享。为了能够持久化数据以及共享容器间的数据，Docker 提出了 Volume 的概念。单机环境的数据卷难以满足 Docker 集群化的要求，因此需要引入分布式文件系统。目前开源的分布式文件系统有许多，例如 GFS，Ceph，HDFS，FastDFS，GlusterFS 等。

应用场景

正常安装环境下云帮需要一个分布式文件系统，社区版默认使用 NFS 作为共享存储,如果你的环境中有分布式文件存储系统，需要使用dc-ctl set storage --mode custom 命令安装存储管理服务，然后再将你系统中的分布式存储挂载到 /grdata 目录。GlusterFS 支持文件接口，Ceph 支持块，文件，对象接口本文的应用场景主要针对云帮如何使用 GlusterFS，后期会介绍云帮如何支持块存储。

GlusterFS 介绍

GlusterFS 是一个开源的分布式文件系统，它可以将分散的存储空间聚合在一起，形成一个虚拟的存储池。它支持横向扩展(Scale-Out)，可通过增加存储节点来提升整个系统的容量或性能，存储容量可扩展至 PB 级。这一扩展机制是目前的存储技术热点，能有效应对容量、性能等存储需求。GlusterFS 除了支持分散存储(Distributed,将不同的文件放在不同的存储节点)之外，还支持镜像存储(Replicated,同一个文件存放在两个以上的存储节点) 和分片存储(Stripped,将一个文件分划分为多个固定长度的数据，分散存放在所有存储节点)，其总体架构如下所示：

安装 GlusterFS

集群环境

安装 GlusterFS 至少需要 2 个节点，在本例中我们成为 gfs01，gfs02，
需要这两台机器可以通过网络互相连接
两个节点的系统中必须包含 2 块磁盘，假设 sda 作为系统盘，那么 sdb 则作为 GlusterFS 的存储盘

注意：GlusterFS 会将集群的动态配置信息存放到/var/lib/glusterd文件中，需要确保这个文件可以写入，否则集群可能会发生问题，甚至下线，因此，需要确保系统某有足够的空间，不要让磁盘写满。

机器配置

| 主机名 | IP 地址 | 说明 | | :----: | :------------: | :-----: | | gfs01 | 172.16.0.151 | 存储节点 01 | | gfs02 | 172.16.0.150 | 存储节点 01 | | client | 172.16.0.152 | 测试挂载的机器 |

格式化和挂载磁盘

主要目的就是将磁盘格式化为 xfs，作为 glusterfs 的底层存储文件系统.

(2 个节点都需要执行): 注意: 这个示例是以/dev/sdb作为数据磁盘。如果是 Debian/Ubuntu 系统可能没有mkfs.xfs命令,需要手动执行安装 apt-get install -y xfsprogs

mkfs.xfs -i size=512 /dev/sdb
mkdir -p /grdata
echo '/dev/sdb /grdata xfs defaults 1 2' >> /etc/fstab
mount -a && mount

命令执行完成后，你可以看到 /dev/sdb被挂载到了 /grdata 目录下。

root@gfs01:~# df -h
...
/dev/sdb         97M  5.2M   92M   6% /grdata

安装 Glusterfs

Debian8

#add GPG key
wget -O - http://download.gluster.org/pub/gluster/glusterfs/3.8/LATEST/rsa.pub | apt-key add -
#add source
echo deb http://download.gluster.org/pub/gluster/glusterfs/3.8/LATEST/Debian/jessie/apt jessie main > /etc/apt/sources.list.d/gluster.list
#update package
apt-get update
#install
apt-get install -y glusterfs-server

CentOS

 yum install centos-release-gluster38
 yum makechche
 yum install glusterfs-server

Ubuntu 14

sudo apt-get install software-properties-common
sudo add-apt-repository ppa:gluster/glusterfs-3.8
sudo apt-get update
sudo apt-get install glusterfs-server

启动 GlusterFS 管理服务

Ubuntu/Debian 启动

service glusterfs-server start
service glusterfs-server status

Centos 启动

service glusterd start
service glusterd status
    glusterd.service - LSB: glusterfs server
           Loaded: loaded (/etc/rc.d/init.d/glusterd)
       Active: active (running) since Mon, 13 Aug 2012 13:02:11 -0700; 2s ago
      Process: 19254 ExecStart=/etc/rc.d/init.d/glusterd start (code=exited, status=0/SUCCESS)
       CGroup: name=systemd:/system/glusterd.service
           ├ 19260 /usr/sbin/glusterd -p /run/glusterd.pid
           ├ 19304 /usr/sbin/glusterfsd --xlator-option georep-server.listen-port=24009 -s localhost...
           └ 19309 /usr/sbin/glusterfs -f /var/lib/glusterd/nfs/nfs-server.vol -p /var/lib/glusterd/...

配置信任池(trusted pool)

在 gfs01 执行

  gluster peer probe gfs02

注意: 当使用主机名时，需要确保两台机器之间都设置了主机名(ip 也可以)。

查看状态

# gluster peer status
Number of Peers: 1

Hostname: gfs02
Uuid: c191b17b-ab9d-4b15-a70d-dcc92be067c9
State: Peer in Cluster (Connected)

注意：一旦存储池建立之后，只有池中的信任成员可以添加新的节点，新服务器不能从外部加入到已经存在的池

逻辑卷问题

逻辑卷由一个或多个存储块(Brick)组成，每个存储块对应存储池中的一个目录。 GlusterFS 的基本类型有三个，分别是分散存储(Distributed,将不同的文件放在不同的存储块)、镜像存储(Replicated,同一个文件存放在两个以上的存储块，相当于 RAID1) 和分片存储(Striped,将一个文件分划分为多个固定长度的数据，分散存放在所有存储块，相当于 RAID0)。另外 Distributed 也可以跟 Replicated 和 Striped 组合形成新的类型。这里简单介绍一些基本卷

distribute volume 分布式卷

基于 Hash 算法将文件分布到所有 brick server，只是扩大了磁盘空间，不具备容错能力。由于 distribute volume 使用本地文件系统，因此存取效率并没有提高，相反会因为网络通信的原因使用效率有所降低，另外本地存储设备的容量有限制，因此支持超大型文件会有一定难度。

stripe volume 条带卷

类似 RAID0，文件分成数据块以 Round Robin 方式分布到 brick server 上，并发粒度是数据块，支持超大文件，大文件的读写性能高。

replica volume 复制卷

文件同步复制到多个 brick 上，文件级 RAID1，具有容错能力，写性能下降，读性能提升。Replicated 模式，也称作 AFR （ Auto File Replication ），相当于 RAID1，即同一文件在多个镜像存储节点上保存多份，每个 replicated 子节点有着相同的目录结构和文件，replica volume 也是在容器存储中较为推崇的一种

设置 GlusterFS 逻辑卷

gfs01 和 gfs02 都需要执行

#这里跳过，已经建立了
mkdir -p /grdata/

随便在一台机器上执行


root@gfs01:~# gluster volume create gv0 replica 2 gfs01:/grdata/ gfs02:/grdata/
volume create: gv0: success: please start the volume to access data
# 使用 Replicated 的方式，建立一个名为 gv0 的卷(Volume)，存储块(Brick)为 2 个，分别为 gfs01:/grdata 和 gfs02:/grdata。

启用逻辑卷

root@gfs01:~# gluster volume start gv0
volume start: gv0: success

查看逻辑卷状态，确认状态为 “ Started ”

root@gfs01:~# gluster volume info
Volume Name: gv0
Type: Replicate
Volume ID: fde79f7d-294b-4eea-ac95-73bba9f24435
Status: Started
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 1 x 2 = 2
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: 172.16.0.151:/grdata
Brick2: 172.16.0.150:/grdata
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
performance.readdir-ahead: on
nfs.disable: on

注意：如果存储卷没有启动，需要/var/log/glusterfs 目录查看日志，文件通常是 glusterfs-glusterd.vol.log

测试 GlusterFS 存储卷

在这一步中，我们使用 client 这台机器来挂载 GlusterFS 的存储卷进行测试。这台机器需要安装 GlusterFS 的 client 端程序，这里我们只使用 client 机器进行挂载和文件读写测试。

# 安装 GlusterFS client 程序
### CentOS / RHEL ###
yum install -y glusterfs-client

### Ubuntu / Debian ###
apt-get install -y glusterfs-client


# 将 GlusterFS 存储卷挂载到 /mnt
mount -t glusterfs 172.16.0.151:/gv0 /grdata
df -h
172.16.0.151:/gv0   97M  5.4M   92M   6% /grdata
# 确认挂载结果
mount -t fuse.glusterfs
172.16.0.151:/gv0 on /grdata type fuse.glusterfs (rw,relatime,user_id=0,group_id=0,default_permissions,allow_other,max_read=131072)
# 重启自动挂载 在／ etc ／ fstab
172.16.0.151:/grdata /grdata glusterfs defaults,_netdev 0 0

# 将 /var/log/messages 复制到存储卷，循环执行 100 次
for i in `seq -w 1 100`; do cp -rp /var/log/messages /grdata/copy-test-$i; done

先检查挂载点

ls -lA /mnt | wc -l

可以看到 100 个文件，在每个存储节点查看挂载点信息

ls -lA /grdata

因为创建卷 gv0 的时候使用的是镜像存储(Replicated)，所以在 gv0 上写入的文件应该同时出现在两个服务器的 /grdata 目录上,你可以看到每台机器都有 100 个文件，如果集群不是复制模式，每台机器的存储文件应该各 50

END

到这里关于 GlusterFS 介绍就到这里了。那么云帮如何配置呢，很简单第一步 dc-ctl set storage --mode custom，接着按照如上的操作将系统中的分布式存储挂载到 /grdata 目录即可。