2.5 為什么選擇GlusterFS

了解到SDS的核心概念、存儲集群，以及塊存儲、文件存儲與對象存儲之間的區(qū)別后，現(xiàn)在談?wù)勂髽I(yè)客戶為什么喜歡用GlusterFS來滿足存儲需求。

前面說過，GlusterFS是一種SDS，也就是覆蓋在傳統(tǒng)的本地存儲掛載點上的一種抽象層，它可以把多個節(jié)點中的存儲空間合成一個存儲實體或存儲集群。GlusterFS既可以運行在現(xiàn)成的硬件上，也可以運行在私有云、公共云或混合云等云端平臺。它主要與文件存儲（file storage）搭配使用的，可以通過gluster-block插件作為塊存儲的后端，或通過gluster-swift插件作為對象存儲來使用。

GlusterFS的主要特性有：

?可以部署在商用硬件。

?可以部署在私有云、公共云或混合云。

?沒有故障單點。

?易于擴展。

?支持異步的地域復(fù)制。

?性能較高。

?能夠自我修復(fù)。

?較為靈活。

2.5.1 GlusterFS的特性

現(xiàn)在講解上述特征，告訴大家GlusterFS為什么很受企業(yè)客戶歡迎。

1．幾乎可以運行在任何一種商用硬件上面

ARM（Advanced RISC Machine）架構(gòu)與x86架構(gòu)的硬件，以及Raspberry Pi等設(shè)備，都可以運行Gluster，因為它只是把這些硬件當(dāng)成放置存儲卷的基礎(chǔ)來使用，不要求有某項特殊的功能。

按照最基礎(chǔ)的配置方法，凡是格式化成XFS的磁盤，都可以視為一個節(jié)點。盡管這并不是最好的配置方法，但可以稍后給該節(jié)點配備更多的資源，或是添加更多的節(jié)點。

2．可以部署在私有云、公共云或混合云上面

GlusterFS既能夠以容器鏡像（container image）的形式使用，也可以安排到專用的VM中。云平臺的用戶喜歡它的主要原因在于，GlusterFS僅僅是以軟件實現(xiàn)而成的，可以部署在私有云、公共云或混合云中。由于它不受制于特定的廠商，所以可以讓存儲卷跨越多個云平臺，并進行鎖定。我們可以結(jié)合多家云平臺所提供的存儲卷，打造可用性較高的配置方案；即便其中某一個云平臺出現(xiàn)問題，該方案也可以把要求訪問存儲卷的流量引導(dǎo)至別的云平臺，從而縮短停機時間，甚至不停機。

3．沒有故障單點

通過對存儲卷進行配置，可以把數(shù)據(jù)分布在集群中的多個節(jié)點上，從而避免出現(xiàn)故障單點；因為不需要哪個節(jié)點充當(dāng)head或master控制整個集群。

4．易于擴展

我們可以縱向擴展GlusterFS給某個節(jié)點添加更多資源，也可以橫向擴展GlusterFS給集群添加更多節(jié)點。

這些擴展操作都可以在線完成，而且不會妨礙集群給客戶端提供數(shù)據(jù)，因此，客戶端與集群之間的通信是不會中斷的。

5．支持異步的地域復(fù)制

由于GlusterFS不存在故障單點問題，可以實現(xiàn)地域復(fù)制（geo-replication），也就是將數(shù)據(jù)異步地復(fù)制到地理位置完全不同的數(shù)據(jù)中心。

圖2-10演示了多個站點之間的地域復(fù)制。

6．性能較高

由于數(shù)據(jù)分布在多個節(jié)點上，因此多個客戶端可以同時訪問該集群。這種同時從多個源頭發(fā)出數(shù)據(jù)訪問請求的情況叫并行（parallelism）。為了提升并行效率，GlusterFS會把客戶端發(fā)來的請求分派到不同的節(jié)點。還可以通過添加資源或節(jié)點（也就是通過垂直擴展與水平擴展）的辦法提升性能。

7．能夠自我修復(fù)

在遭遇突發(fā)的停機狀況時，保持正常運作的節(jié)點依然能夠?qū)α髁孔龀鎏幚怼４藭r，如果有新的數(shù)據(jù)添加到了集群中，那么等故障節(jié)點重新上線后，必須將這些數(shù)據(jù)同步過去。

GlusterFS會在客戶訪問新文件時，自動進行自我修復(fù)，從而將故障后重新上線的節(jié)點所缺失的數(shù)據(jù)，給復(fù)制過去。這對用戶及客戶端來說是透明的。

8．較為靈活

GlusterFS既可以部署在企業(yè)內(nèi)部的實體硬件上，也可以部署在已有的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施中，還可以作為VM部署在云端或當(dāng)成容器使用。它不要求客戶用某種固定的方式部署，允許客戶根據(jù)需求去決定。

9．能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問（RDMA）

RDMA（Remote Direct Memory Access）技術(shù)讓Gluster服務(wù)器與Gluster客戶端之間能夠進行延遲極低、性能極高的網(wǎng)絡(luò)通信。GlusterFS可以利用RDMA實現(xiàn)HPC（High-Performance Computing，高性能計算）應(yīng)用，或處理并發(fā)度較高的工作。

2.5.2 Gluster存儲卷的類型

了解GlusterFS的核心特性后，現(xiàn)在來看它支持哪幾類存儲卷。可以幫助我們在下一章設(shè)計實際的GlusterFS解決方案。

GlusterFS允許自行選擇與工作最為契合的卷類型。例如，如果對可用性的要求比較高，可以使用replicated類型的卷；這種卷會在兩個或多個節(jié)點之間復(fù)制數(shù)據(jù)，讓節(jié)點上面的數(shù)據(jù)完全相同。

下面先把這幾種類型羅列出來，然后分別討論每一種類型的優(yōu)點與缺點：

?分布式卷

?復(fù)制卷

?分布式復(fù)制卷

?分散卷

?分布式分散卷

1．分布式卷

分布式卷是把數(shù)據(jù)分布到各節(jié)點中，可以通過較低的開銷平滑地擴充可用空間。其主要缺點在于沒有數(shù)據(jù)冗余，因為所有的文件都分布在同一節(jié)點或多個節(jié)點的某個brick中，并沒有在其他的brick上面留存復(fù)本。分布式卷主要用于對存儲量要求比較高的并發(fā)應(yīng)用程序。

分布式卷只是一批磁盤（Just A Bunch Of Disks，JBOD）或一個線性的邏輯卷管理器（Logical Volume Manager，LVM），它僅僅把空間簡單地聚合起來，而不會包含數(shù)據(jù)分段或奇偶校驗機制。

圖2-11描述了分布式卷的工作原理。

2．復(fù)制卷

復(fù)制卷是把數(shù)據(jù)拷貝到不同節(jié)點的不同brick中。對復(fù)制卷進行擴充時，必須增加相同數(shù)量的復(fù)本。例如，如果對含有兩份復(fù)本的復(fù)制卷做擴充，那么擴充后有4份復(fù)本。

復(fù)制卷有點像RAID1，后者會把數(shù)據(jù)鏡像到所有可用的節(jié)點上。復(fù)制卷的缺點是擴展性相對有限，優(yōu)點是可用性比較高，即便出現(xiàn)了突發(fā)的停機狀況，依然有復(fù)本能夠提供客戶所需的數(shù)據(jù)。

使用復(fù)制卷時，必須采用某種機制來防止裂腦（split-brain）問題。裂腦問題指的是不同的客戶端可能要求寫入同一份數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致其中某一批節(jié)點上面的值，可能會與另一批節(jié)點上面的值不符。為此，需要引入server quorum這樣的機制，以防止產(chǎn)生數(shù)據(jù)沖突的情況。

圖2-12演示了復(fù)制卷的工作原理。

3．分布式復(fù)制卷

分布式復(fù)制卷與普通的復(fù)制卷類似，主要區(qū)別在于分布式復(fù)制卷本身是以分布的形式存在的。例如，有兩個不同的復(fù)制卷均帶有10TB空間，如果把這兩個卷合起來，那么可以構(gòu)成一套總?cè)萘繛?0TB的分布式復(fù)制卷。

分布式復(fù)制卷主要用在對可用性與冗余要求都比較高的場合，當(dāng)其中某些節(jié)點發(fā)生故障時，整個集群依然能夠正常運作。

圖2-13演示了復(fù)制卷的工作原理。

4．分散卷

分散卷具備分布式卷與復(fù)制卷的優(yōu)勢，它把數(shù)據(jù)散布在所有可用的brick上面，同時提供冗余機制。這些brick的大小相同，否則，當(dāng)最小的brick寫滿后，整個卷就無法繼續(xù)處理寫入操作。分散卷可以想象成RAID 5或RAID 6磁盤陣列，把數(shù)據(jù)分段存放到每塊磁盤中并創(chuàng)建奇偶校驗信息，以便在數(shù)據(jù)出錯時，能夠根據(jù)這些信息把正確的數(shù)據(jù)重新構(gòu)造起來。上述類比可以幫我們理解分散卷的好處，但分散卷的實際運作過程卻與那兩種磁盤陣列完全不同，因為分散卷是根據(jù)糾錯碼（erasure code）給數(shù)據(jù)分段的。分散卷能夠合理地顧及性能、空間與可用性等因素。

5．分布式分散卷

在分布式分散卷中，數(shù)據(jù)會分布在其中每一個小的分散卷里。這可以在分散卷的層面實現(xiàn)冗余，優(yōu)勢與分布式復(fù)制卷類似。

可以把分布式分散卷想象成兩組RAID 5磁盤陣列，它們以JBOD形式拼接。雖然每個小分散卷的尺寸未必相同，但為了避免某些復(fù)雜的問題，最好是能夠令其一致。