加硬盘
分区   <=2.2TB:fdisk      >2.2TB:parted
格式化  mkfs -t xfs/ext4
挂载  mount

分区 8e  LVM 类型
物理卷  pvcreate
卷组  vgcreate
逻辑卷  lvcreate
格式化 mkfs -t
挂载  mount
扩展  vgextend  lvextend
刷新磁盘xfs:xfs_growfs   ext4:resize2fs

分布式文件系统
文件系统存储
块存储：硬盘
文件存储：NFS（raid lvm NAS）SISC
对象存储：公有云（OSS S3）
分布式存储：GFS MFS Ceph FastdFS
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1 GlusterFS（分布式文件系统）

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，有助于提升整个系统的性能、可靠性和稳定性。
FS 是文件系统，文件系统的组成有文件系统接口、对对像管理的软件集合、对象及属性。

1.1 MFS 与 GlusterFs 比较

• 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。
• 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。

1.2 GlusterFS 特点

1.2.1 扩展性和高性能

GlusterFs 利用双重特性来提供高容量存储解决方案。

• 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。
• 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。

1.2.2 高可用性

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。

1.2.3 全局统一命名空间

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。

1.2.4 弹性卷管理

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。

1.2.5 基于标准协议

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。

1.3 GlusterFS 术语

• 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192.168.16.16:/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（虚拟端口）：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。

小结：使用 GFS 会使用到以上的虚拟文件系统

1.4 GlusterFS 构成

模块化堆栈式架构
GlusterFS 采用模块化、堆栈式的架构。
通过对模块进行各种组合，即可实现复杂的功能。例如 Replicate 模块可实现 RAID1，Stripe 模块可实现 RAID0，通过两者的组合可实现 RAID10 和 RAID01，同时获得更高的性能及可靠性。

• API：应用程序编程接口

• 模块化：每个模块可以提供不同的功能

• 堆栈式：同时启用多个模块，多个功能可以组合，实现复杂的功能

  • I/O cache：I/O缓存
  • Read Ahead：内核文件预读
  • Distribute/Stripe：分布式、条带化
  • Gige：千兆网/千兆接口
  • TCP/IP：网络协议
  • InfiniBand：网络协议，与TCP/IP相比，TCP/IP具有转发丢失数据包的特性，基于此通信协议可能导致通信变慢，而IB使用基于信任的、流控制的机制来保证连接完整性
  • RDMA：负责数据传输，有一种数据传输协议，功能：为了解决传输过程中客户端与服务器端数据处理的延迟
    

解读上图：

上半部分为客户端，中间为网络层，下半部分为服务端

• 封装多个功能模块，组成堆栈式的结构，来实现复杂的功能
• 然后以请求的方式与客户端进行交互，客户端与服务端进行交互，由于可能会存在系统兼容问题，需要通过posix来解决系统兼容性问题，让客户端的命令通过posix过滤后可以在服务端执行

1.5 GlusterFs 的工作流程

（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。
（6）Server 再将数据转交给 VFS 伪文件系统，再由 VFS 进行转存处理，最后交给 EXT3

1.6 后端存储如何定位文件

1.6.1 弹性 HASH 算法

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。

1.6.2 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。

1.7 GlusterFS 的卷类型

GlusterFS 支持七种卷，即分布式卷、条带卷、复制卷、分布式条带卷、分布式复制卷、条带复制卷和分布式条带复制卷。

• 分布式卷（默认）：文件通过HASH算法分布到所有Brick Server上，这种卷是GFS的基础；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，并不具备容错能力，属于文件级RAID 0

• 条带卷（默认）：类似RAID 0，文件被分成数据库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

• 复制卷（Replica volume）：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

• 分布式条带卷（Distribute Stripe volume）：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的特点

• 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

• 条带复制卷（Stripe Replca 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

2 GFS 部署

2.1 集群环境

Node1节点：node1/192.168.16.16		  磁盘： /dev/sdb1			挂载点： /data/sdb1
											/dev/sdc1					/data/sdc1
											/dev/sdd1					/data/sdd1
											/dev/sde1					/data/sde1

Node2节点：node2/192.168.16.18		  磁盘： /dev/sdb1			挂载点： /data/sdb1
											/dev/sdc1					/data/sdc1
											/dev/sdd1					/data/sdd1
											/dev/sde1					/data/sde1

Node3节点：node3/192.168.16.20		  磁盘： /dev/sdb1			挂载点： /data/sdb1
											/dev/sdc1					/data/sdc1
											/dev/sdd1					/data/sdd1
											/dev/sde1					/data/sde1

Node4节点：node4/192.168.16. 22  	  磁盘： /dev/sdb1			挂载点： /data/sdb1
											/dev/sdc1					/data/sdc1
											/dev/sdd1					/data/sdd1
											/dev/sde1					/data/sde1

客户端节点：192.168.16.24

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1、首先，每台节点添加四块磁盘，仅做实验，无需太大
2、然后，重启服务器，准备开始部署

2.2 更改节点名称

node1（192.168.16.16）

hostname node1
su -
1
2

node2（192.168.16.18）

hostname node2
su -
1
2

node（192.168.16.20）

hostname node3
su -
1
2

node（192.168.16.22）

hostname node4
su -
1
2

2.3 节点进行磁盘分区并挂载

所有节点（这里使用node1作为示范）

关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0

vim /opt/fdisk.sh

#!/bin/bash
NEWDEV=`ls /dev/sd* | grep -o 'sd[b-z]' | uniq`
for VAR in $NEWDEV
do
   echo -e "n\np\n\n\n\nw\n" | fdisk /dev/$VAR &> /dev/null
   mkfs.xfs /dev/${VAR}"1" &> /dev/null
   mkdir -p /data/${VAR}"1" &> /dev/null
   echo "/dev/${VAR}"1" /data/${VAR}"1" xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
done
mount -a &> /dev/null

========》wq

chmod +x /opt/fdisk.sh
cd /opt/
./fdisk.sh
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2.4 修改主机名，配置 /etc/hosts 文件

#以Node1节点为例

echo "192.168.16.16 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.16.18 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.16.20 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.16.22 node4" >> /etc/hosts
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2.5 安装本地源（安装、启动 GlusterFS（所有node节点上操作）

[root@node1 /opt] # ls
fdisk.sh  rh
[root@node1 /opt] # rz -E
rz waiting to receive.
[root@node1 /opt] # ls
fdisk.sh  gfsrepo.zip  rh
[root@node1 /opt] # unzip gfsrepo.zip 

[root@node1 /opt] # cd /etc/yum.repos.d/
 ls
local.repo  repos.bak
mv *.repo repo.bak

vim glfs.repo

[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1

========》wq

yum clean all && yum makecache

#yum -y install centos-release-gluster			#如采用官方 YUM 源安装，可以直接指向互联网仓库
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma

systemctl start glusterd.service 
systemctl enable glusterd.service
systemctl status glusterd.service
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2.6 添加节点创建集群（添加节点到存储池）

添加节点到存储信任池中（仅需在一个节点上操作，我这里依旧在node1节点上操作）

gluster peer probe node1
gluster peer probe node2
gluster peer probe node3
gluster peer probe node4

#在每个Node节点上查看群集状态
gluster peer status
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2.7 根据规划创建卷

========根据以下规划创建卷=========
卷名称 				卷类型				Brick
dis-volume			分布式卷			node1(/data/sdb1)、node2(/data/sdb1)
stripe-volume		条带卷				node1(/data/sdc1)、node2(/data/sdc1)
rep-volume			复制卷				node3(/data/sdb1)、node4(/data/sdb1)
dis-stripe			分布式条带卷		node1(/data/sdd1)、node2(/data/sdd1)、node3(/data/sdd1)、node4(/data/sdd1)
dis-rep				分布式复制卷		node1(/data/sde1)、node2(/data/sde1)、node3(/data/sde1)、node4(/data/sde1)
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2.7.1 创建分布式卷

#创建分布式卷，没有指定类型，默认创建的是分布式卷
gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb1 force   #force强制性创建
gluster volume list  #查看当前gluster里面的卷（查看卷列表）

gluster volume start dis-volume  #启动新建分布式卷

gluster volume info dis-volume  #查看创建分布式卷信息
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2.7.2 创建条带卷

#指定类型为 stripe，数值为 2，且后面跟了 2 个 Brick Server，所以创建的是条带卷
gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/data/sdc1 node2:/data/sdc1 force
gluster volume start stripe-volume
gluster volume info stripe-volume
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2.7.3 创建复制卷

#指定类型为 replica，数值为 2，且后面跟了 2 个 Brick Server，所以创建的是复制卷
gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force
gluster volume start rep-volume
gluster volume info rep-volume
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2.7.4 创建分布式条带卷

#指定类型为 stripe，数值为 2，而且后面跟了 4 个 Brick Server，是 2 的两倍，所以创建的是分布式条带卷
gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/data/sdd1 node2:/data/sdd1 node3:/data/sdd1 node4:/data/sdd1 force
gluster volume start dis-stripe
gluster volume info dis-stripe
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2.7.5 创建分布式复制卷

#指定类型为 replica，数值为 2，而且后面跟了 4 个 Brick Server，是 2 的两倍，所以创建的是分布式复制卷
gluster volume create dis-rep replica 2 node1:/data/sde1 node2:/data/sde1 node3:/data/sde1 node4:/data/sde1 force
gluster volume start dis-rep
gluster volume info dis-rep	

gluster volume list   #查看当前所有卷的列表

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2.8 部署 Gluster 客户端（192.168.16.24）

2.8.1 安装客户端软件

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0

#将gfsrepo 软件上传到/opt目下 
cd /opt
unzip gfsrepo.zip 

cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak

vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1

========》wq

yum clean all && yum makecache

yum -y install glusterfs glusterfs-fuse
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2.8.2 创建挂载目录

mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
ls /test

echo "192.168.16.16 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.16.18 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.16.20 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.16.22 node4" >> /etc/hosts
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2.8.3 挂载 Gluster 文件系统

#临时挂载
mount.glusterfs node1:dis-volume /test/dis
mount.glusterfs node1:stripe-volume /test/stripe
mount.glusterfs node1:rep-volume /test/rep
mount.glusterfs node1:dis-stripe /test/dis_stripe
mount.glusterfs node1:dis-rep /test/dis_rep
df -Th

#永久挂载
vim /etc/fstab
node1:dis-volume		/test/dis				glusterfs		defaults,_netdev		0 0
node1:stripe-volume		/test/stripe			glusterfs		defaults,_netdev		0 0
node1:rep-volume		/test/rep				glusterfs		defaults,_netdev		0 0
node1:dis-stripe		/test/dis_stripe		glusterfs		defaults,_netdev		0 0
node1:dis-rep			/test/dis_rep			glusterfs		defaults,_netdev		0 0
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2.9 测试 Gluster 文件系统

2.9.1 卷中写入文件，客户端操作

cd /opt
dd if=/dev/zero of=/opt/demo1.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo2.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo3.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo4.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo5.log bs=1M count=40

ls -lh /opt

cp /opt/demo* /test/dis
cp /opt/demo* /test/stripe/
cp /opt/demo* /test/rep/
cp /opt/demo* /test/dis_stripe/
cp /opt/demo* /test/dis_rep/

cd /opt/test/
tree
.
├── dis
│   ├── demo1.log
│   ├── demo2.log
│   ├── demo3.log
│   ├── demo4.log
│   └── demo5.log
├── dis_rep
│   ├── demo1.log
│   ├── demo2.log
│   ├── demo3.log
│   ├── demo4.log
│   └── demo5.log
├── dis_stripe
│   ├── demo1.log
│   ├── demo2.log
│   ├── demo3.log
│   ├── demo4.log
│   └── demo5.log
├── rep
│   ├── demo1.log
│   ├── demo2.log
│   ├── demo3.log
│   ├── demo4.log
│   └── demo5.log
└── stripe
    ├── demo1.log
    ├── demo2.log
    ├── demo3.log
    ├── demo4.log
    └── demo5.log

5 directories, 25 files
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2.9.2 查看文件分布

#查看分布式文件分布（node1:/dev/sdb1、node2:/dev/sdb1）
[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdb1

[root@node2 ~]# ll -h /data/sdb1

#查看条带卷文件分布（node1:/dev/sdc1、node2:/dev/sdc1）
[root@node1 ~]# ls -lh /data/sdc1

[root@node2 ~]# ll -h /data/sdc1

#查看复制卷文件分布（node3:/dev/sdb1、node4:/dev/sdb1）
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdb1
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdb1

#查看分布式条带卷分布（node1:/dev/sdd1、node2:/dev/sdd1、node3:/dev/sdd1、node4:/dev/sdd1）
[root@node1 ~]# ll -h /data/sdd1
[root@node2 ~]# ll -h /data/sdd1
[root@node3 ~]# ll -h /data/sdd1
[root@node4 ~]# ll -h /data/sdd1

#查看分布式复制卷分布（node1:/dev/sde1、node2:/dev/sde1、node3:/dev/sde1、node4:/dev/sde1）
[root@node1 ~]# ll -h /data/sde1
[root@node2 ~]# ll -h /data/sde1
[root@node3 ~]# ll -h /data/sde1
[root@node4 ~]# ll -h /data/sde1

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2.10 冗余测试（查看分布式条带卷分布）

#挂起 node2 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障

[root@node2 ~]# systemctl stop glusterd.service
1

在客户端（192.168.16.24）上查看文件是否正常

2.10.1 分布式卷数据查看

#缺少demo5，这是在node2上的，不具备冗余
#挂起 node2 节点或者关闭glusterd服务来模拟故障
[root@localhost test]# ll /test/dis/
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2.10.2 条带卷

[root@promote test]#ll /test/stripe/   #无法访问，不具备冗余

#分布式条带卷
[root@localhost test]# ll /test/dis_stripe/		#无法访问，分布条带卷不具备冗余性

#分布式复制卷
[root@localhost test]# ll /test/dis_rep/	#可以访问，分布式复制卷具备冗余性
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2.10.3 复制卷，在node3和node4上的，关闭

#挂起 node2 和 node4 节点，在客户端上查看文件是否正常

#测试复制卷是否正常
[root@localhost rep]# ls -l /test/rep/		#在客户机上测试正常 数据有

#测试分布式条卷是否正常
(分布式条带卷，不具备冗余)
[root@promote test]#ll /test/dis_stripe/   ##在客户机上测试没有数据 

#测试分布式复制卷是否正常(分布式复制卷，具有冗余)
[root@promote test]#ll /test/dis_rep/   #在客户机上测试正常 有数据
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以上，带有复制数据的，相比而言，数据都比较安全

2.11 其他维护命令

1．查看GlusterFS卷
gluster volume list 

2．查看所有卷的信息
gluster volume info

3．查看所有卷的状态
gluster volume status

4．停止一个卷
gluster volume stop dis-stripe

5．删除一个卷，注意：删除卷时，需要先停止卷，且信任池中不能有主机处于宕机状态，否则删除不成功
gluster volume delete dis-stripe

6．设置卷的访问控制
#仅拒绝
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.16.100

#仅允许
gluster volume set dis-rep auth.allow 192.168.16.*	  #设置192.168.16.0网段的所有IP地址都能访问dis-rep卷（分布式复制卷）
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3 总结

1.GlusterFS特点

• 扩展性和高性能：Scale-Out 架构实现横向扩展，从而提高他的存储容量；弹性哈希（ElasticHash）的算法来定位相关的数据，不需要索引查找源服务器。
• 高可用性：GlusterFS 可以对文件进行多复本化，数据挂载之后，保证文件数据的不丢失，同时文件也可以很方便的读取
• 全局统一命名空间
• 弹性卷管理
• 基于标准协议

2.GlusterFS 术语

• Brick（块存储服务器）实际存储用户数据的服务器
• Volume 本地文件系统的"分区
• FUSE 用户空间的文件系统（类别EXT4），”这是一个伪文件系统“，用户端的- - VFS（虚拟端口）内核态的虚拟文件系统，用户是提交请求给VFS 然后VFS交给FUSH，再交给GFS客户端，最后由客户端交给远端的存储
• Glusterd（服务）是运行再存储节点的进程（客户端运行的是 gluster client）GFS 使用过程中整个 GFS 之间的交换由 Gluster client 和 glusterd 完成

3.弹性HASH算法
通过HASH算法得到一个固定长度的数据（这里是32位整数）
通常情况下，不同数据得到的结果是不同的
为了解决分布式文件数据索引、定位的复杂程度，而使用了HASH算法来辅助

4.GFS支持的七种卷

分布式卷（默认）

• 扩大磁盘空间
• 不具备容错能力，属于文件级RAID 0

条带卷（默认）

• 类似RAID 0，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

复制卷（Replica volume）

• 文件级RAID 1，具有容错能力。
• 读性能很大提升，但写性能下降

分布式条带卷

• 兼顾分布式卷和条带卷的功能
• 主要用于大文件访问处理
• 至少最少需要4台服务器

分布式复制卷

• 兼顾分布式卷和复制卷的功能
• 用于需要冗余的情况

条带复制卷（Stripe Replca volume）

• 类似RAID 10
• 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