GlusterFS basic

Overview

GlusterFS의 컨셉에 대해 설명하고, 간단한 데모를 보여드리겠습니다.

What is GlusterFS?

클라우드 환경에서 분산되어 있는 서버의 디스크를 묶어 하나의 분산 파일 시스템으로 만든다면, 클라우드 구축과 운영에 있어 매우 도움이 될 것입니다.

GlusterFS는 Software Defined Storage로, Scale-Out한 NAS(Network Attached Storage)파일 시스템입니다.

다양한 스토리지 서버를 네트워크(Ethernet, Infiniteband RDMA)를 통해 하나의 디스크 풀로 묶어 소프트웨어적으로 복제본을 관리하고 자가 복구 및 스냅샷을 관리할 수 있습니다. 이를 통해 클라우드 기반으로 생성된 vm의 볼륨들을 안정적으로 관리할 수 있게 됩니다.

GlusterFS는 클라이언트와 서버로 구성되며, 서버는 Brick 이라는 형태로 볼륨을 제공합니다.
각 서버들은 glusterfsd 데몬을 통해 Brick을 하나의 Volume Pool로 묶고,
클라이언트는 TCP/IP, InfiniBand 등을 통해 Volume에 마운트할 수 있습니다.

특징

파일정보를 각 서버마다 가지고 있음 (metadata server 필요x)
PB단위로 확장가능 & 다수의 클라이언트 처리가능 (기본NAS는 확장, 처리에 한계가 있음)
Opensource Software

GlusterFS Volume Architecture

이제 GlusterFS에서 구성할 수 있는 볼륨들을 설명드리겠습니다.

참고링크 : Gluster Docs/Architecture

Distributed Glusterfs Volume

아무 옵션을 주지 않았을 때 구성되는 기본구조입니다.

그림과 같이 각 파일들이 따로따로 Brick에 저장됩니다. File1같은 경우는 server1의 Brick에만 저장되기 때문에 만약 server1에 장애가 발생한다면 File1은 사용할 수 없는 상태가 됩니다.

목적

쉽고 싸게 scale-out이 가능

단점

NO data redundancy
brick 장애 -> 데이터의 유실을 의미

Command

생성하려면 :

$ gluster volume create NEW-VOLNAME [transport [tcp | rdma | tcp,rdma]] NEW-BRICK...

예시 :

$ gluster volume create test-volume server1:/exp1 server2:/exp2

Replicated Glusterfs Volume

Distributed Volume에서 발생했던 데이터 유실을 막기 위한 구조입니다.

File1은 복사되어 server1과 server2 모두에 저장되게 되고, 만약 server1이 장애가 나더라도 server2에서 데이터를 가져와서 사용할 수 있습니다.
복사할 서버가 존재해야하기 때문에, 최소 2개 이상의 서버가 필요합니다.

목적

데이터의 redundancy와 신뢰성을 높일 수 있음

단점

서버 총 용량의 1/2밖에 쓰지 못함

Command

생성하려면 :

$ gluster volume create NEW-VOLNAME [replica COUNT] [transport [tcp |rdma | tcp,rdma]] NEW-BRICK...

예시 :

$ gluster volume create test-volume replica 2 transport tcp server1:/exp1 server2:/exp2

Striped Glusterfs Volume

데이터를 쪼개서 저장하는 방법입니다.

File1을 쪼개서 각각 server에 저장합니다. R/W 속도가 빠릅니다.
하지만 분산된 데이터 중 하나만 망가져도 전체 데이터를 사용할 수 없습니다.

Command

생성하려면 :

$ gluster volume create NEW-VOLNAME [stripe <COUNT>] [transport [tcp |rdma | tcp,rdma]] NEW-BRICK...

예시 :

$ gluster volume create test-volume stripe transport tcp server1:/exp1 server2:/exp2

Dispersed Glusterfs Volume

erasure coding을 기반으로한 저장 방법입니다.
참고링크 : Erasure Coding

Raid 5와 6과 유사하지만 5와 6이 각각 1개와 2개씩밖에 고장을 허용할수 있는데 반해 disperse는 정하는 만큼 고장을 허용할 수 있습니다.

Command

생성하려면 :

$ gluster volume create NEW-VOLNAME [disperse-data COUNT] [redundancy COUNT] [transport tcp | rdma | tcp,rdma] NEW-BRICK...

Disperse 볼륨을 만드는데 필요한 brick의 개수는 disperse-data + redundancy로 계산됩니다.

disperse-data : redundancy를 제외한 brick
redundancy : 몇 개 부셔져도 괜찮은지

redundancy만 명시해주면 자동으로 disperse-data값이 채워집니다.
만약 redundancy가 명시되어있지 않다면 glusterfs의 cofiguration에 의해 자동 계산되어 들어갑니다. (warnning 발생)

예시 :

$ gluster volume create test-volume redundancy 2 transport tcp server1:/exp1 server2:/exp2 server3:/exp3 server4:/exp3 server5:/exp3 server6:/exp3 server7:/exp3  

서버는 총 7대고 redundancy는 2니 disperse-data는 5입니다.
파일조각 아무거나 5조각만 있으면 원본 파일을 복구할 수 있습니다.

Hands-On

지금부터 GlusterFS의 설치, 구성을 해보겠습니다.

해당 포스팅에서는 1대의 클라이언트, 2대의 서버를 Replica방식으로 구성해보도록 하겠습니다.

Prerequisites

Client
os: CentOS v7.7
arch: x86_64

Server1(gfs01)
os: CentOS v7.7
arch: x86_64

Server2(gfs02)
os: CentOS v7.7
arch: x86_64

Before Installation

설치하기 이전에 모든 인스턴스에 hosts파일 설정을 해줍니다.

$ vim /etc/hosts

# server의 ip와 hostname
xx.xx.xx.xx gfs01
xx.xx.xx.xx gfs02

Installation (for Server)

glusterfs-server를 설치해줍니다.

$ yum install centos-release-gluster
$ yum install glusterfs-server

서비스 시작

$ systemctl start glusterd

(optional)방화벽 끄기

$ systemctl stop firewalld

Peer 연결

gfs01서버에서 클러스터를 생성해줍니다.

$ gluster peer probe gfs02

클러스터의 상태를 확인합니다.

$ gluster peer status

gfs02서버에서 똑같이 상태를 확인해보면 peer에 gfs01이 뜨는 것을 확인할 수 있습니다.

Volume 생성

각 서버에서(gfs01, gfs02) 볼륨 디렉토리를 생성해줍니다.
이 디렉토리들은 brick이 되어, 밑에서 Volume으로 묶어줄 것입니다.

$ mkdir -p /glusterfs/fs

이제 볼륨을 생성할 건데, 기본 syntax는 다음과 같습니다.

$ volume create <NEW-VOLNAME> [stripe <COUNT>] [[replica <COUNT> [arbiter <COUNT>]]|[replica 2 thin-arbiter 1]] [disperse [<COUNT>]] [disperse-data <COUNT>] [redundancy <COUNT>] [transport <tcp|rdma|tcp,rdma>] <NEW-BRICK> <TA-BRICK>... [force]

세부 내용은 위에서 서술한 GlusterFS Volume Architecture를 참고해주세요.

이번 테스트에서는 replica 옵션을 사용해서 만들어보겠습니다.

$ gluster volume create vol replica 2 transport tcp gfs01:/glusterfs/fs gfs02:/glusterfs/fs force

Volume 시작

생성한 볼륨을 시작시켜줍니다.

$ gluster volume start vol

볼륨 정보를 확인해보면 볼륨을 구성하고 있는 brick들의 정보도 확인할 수 있습니다.

$ gluster volume info vol

Mount Volume to Client

Gluster Volume이 구성되었으니 그 볼륨을 Client에 마운트할 차례입니다.

glusterfs에서 제공하는 마운트 방법은 NFS, CIFS, Gluster Native(FUSE)가 있습니다.
일반적으로 NFS보다 FUSE로 마운트 할 시, 성능이 더 잘나온다고 합니다.
단, 작은 파일에서는 NFS의 캐시 영향을 받아서 성능이 더 좋다고 합니다.
하지만 NFS로 마운트시, 마운트 한 서버가 죽으면 해당 볼륨에 접근할 수 없습니다.
반면 FUSE로 마운트하면 마운트 한 서버가 죽어도 나머지 사용가능한 서버에 접근하여 사용할 수 있습니다.

해당 포스팅에서는 FUSE로 마운트해보겠습니다.

client에서 FUSE를 설치해줍니다.

$ yum install centos-release-gluster
$ yum install glusterfs glusterfs-fuse

마운트 하기 위한 적당한 폴더를 만들어줍니다.

$ mkdir /root/test

마운트 :

# mount -t {mount-type} {server ip}:{volume name} {local mount point}
# gfs01또는 02로
$ mount -t glusterfs gfs01:vol /root/test

그다음 디스크를 확인해보면 :

$ df /root/test

제대로 마운트 된 것을 확인해보실 수 있습니다.

파일을 생성하고, gfs01과 gfs02서버의 brick에가서 보면 똑같은 파일이 생성된 것을 확인할 수 있습니다.

Appendix. ERRORs

1. Volume ‘vol-utime’, line 46: type ‘features/utime’ is not valid or not found on this machine

Full log :

[2020-02-14 04:55:02.783542] I [MSGID: 100030] [glusterfsd.c:2646:main] 0-/usr/sbin/glusterfs: Started running /usr/sbin/glusterfs version 3.12.2 (args: /usr/sbin/glusterfs --volfile-server=169.59.4.56 --volfile-id=vol /root/test)
[2020-02-14 04:55:02.816208] W [MSGID: 101002] [options.c:995:xl_opt_validate] 0-glusterfs: option 'address-family' is deprecated, preferred is 'transport.address-family', continuing with correction
[2020-02-14 04:55:02.823615] I [MSGID: 101190] [event-epoll.c:676:event_dispatch_epoll_worker] 0-epoll: Started thread with index 0
[2020-02-14 04:55:02.823700] I [MSGID: 101190] [event-epoll.c:676:event_dispatch_epoll_worker] 0-epoll: Started thread with index 1
[2020-02-14 04:55:02.827634] W [MSGID: 101095] [xlator.c:213:xlator_dynload] 0-xlator: /usr/lib64/glusterfs/3.12.2/xlator/features/utime.so: cannot open shared object file: No such file or directory
[2020-02-14 04:55:02.827665] E [MSGID: 101002] [graph.y:213:volume_type] 0-parser: Volume 'vol-utime', line 46: type 'features/utime' is not valid or not found on this machine
[2020-02-14 04:55:02.827686] E [MSGID: 101019] [graph.y:321:volume_end] 0-parser: "type" not specified for volume vol-utime
[2020-02-14 04:55:02.827824] E [MSGID: 100026] [glusterfsd.c:2473:glusterfs_process_volfp] 0-: failed to construct the graph
[2020-02-14 04:55:02.828117] W [glusterfsd.c:1462:cleanup_and_exit] (-->/usr/sbin/glusterfs(mgmt_getspec_cbk+0x532) [0x55bfeb7dcb02] -->/usr/sbin/glusterfs(glusterfs_process_volfp+0x193) [0x55bfeb7d6633] -->/usr/sbin/glusterfs(cleanup_and_exit+0x6b) [0x55bfeb7d5b2b] ) 0-: received signum (-1), shutting down
[2020-02-14 04:55:02.828192] I [fuse-bridge.c:6611:fini] 0-fuse: Unmounting '/root/test'.
[2020-02-14 04:55:02.831439] I [fuse-bridge.c:6616:fini] 0-fuse: Closing fuse connection to '/root/test'.

서버와 클라이언트의 버전이 달라서 생기는 문제이다.
버전을 맞춰주면 해결!

$ glusterfs --version

2. cannot access test: Transport endpoint is not connected

Full log :

[root@test ~]# ls
ls: cannot access test: Transport endpoint is not connected

마운트가 실패하고나서 해당 폴더와 연결이 안되는 문제이다.
강제로 언마운트 시켜주면 해결!

$ umount /root/test

3. no subvolumes up

Full log :

[2020-02-14 07:53:13.347729] I [fuse-bridge.c:5166:fuse_init] 0-glusterfs-fuse: FUSE inited with protocol versions: glusterfs 7.24 kernel 7.23
[2020-02-14 07:53:13.347773] I [fuse-bridge.c:5777:fuse_graph_sync] 0-fuse: switched to graph 0
[2020-02-14 07:53:13.347936] I [MSGID: 108006] [afr-common.c:5710:afr_local_init] 0-vol-replicate-0: no subvolumes up
[2020-02-14 07:53:13.348015] E [fuse-bridge.c:5235:fuse_first_lookup] 0-fuse: first lookup on root failed (Transport endpoint is not connected)
[2020-02-14 07:53:13.348280] W [fuse-bridge.c:1276:fuse_attr_cbk] 0-glusterfs-fuse: 2: LOOKUP() / => -1 (Transport endpoint is not connected)
[2020-02-14 07:53:13.352039] W [fuse-bridge.c:1276:fuse_attr_cbk] 0-glusterfs-fuse: 3: LOOKUP() / => -1 (Transport endpoint is not connected)
[2020-02-14 07:53:13.358373] I [fuse-bridge.c:6083:fuse_thread_proc] 0-fuse: initiating unmount of /root/test
The message "I [MSGID: 108006] [afr-common.c:5710:afr_local_init] 0-vol-replicate-0: no subvolumes up" repeated 2 times between [2020-02-14 07:53:13.347936] and [2020-02-14 07:53:13.352013]
[2020-02-14 07:53:13.358836] W [glusterfsd.c:1596:cleanup_and_exit] (-->/lib64/libpthread.so.0(+0x7e65) [0x7fd367451e65] -->/usr/sbin/glusterfs(glusterfs_sigwaiter+0xe5) [0x55c4e0a22625] -->/usr/sbin/glusterfs(cleanup_and_exit+0x6b) [0x55c4e0a2248b] ) 0-: received signum (15), shutting down
[2020-02-14 07:53:13.358873] I [fuse-bridge.c:6871:fini] 0-fuse: Unmounting '/root/test'.
[2020-02-14 07:53:13.358888] I [fuse-bridge.c:6876:fini] 0-fuse: Closing fuse connection to '/root/test'.

graph를 확인해보면

...
Final graph:
+------------------------------------------------------------------------------+
volume vol-client-0
    type protocol/client
    option ping-timeout 42
    option remote-host gfs01
    option remote-subvolume /glusterfs/fs
    option transport-type socket
    option transport.address-family inet
    option transport.socket.ssl-enabled off
    option transport.tcp-user-timeout 0
    option transport.socket.keepalive-time 20
    option transport.socket.keepalive-interval 2
    option transport.socket.keepalive-count 9
    option send-gids true
end-volume

volume vol-client-1
    type protocol/client
    option ping-timeout 42
    option remote-host gfs02
    option remote-subvolume /glusterfs/fs
    option transport-type socket
    option transport.address-family inet
    option transport.socket.ssl-enabled off
    option transport.tcp-user-timeout 0
    option transport.socket.keepalive-time 20
    option transport.socket.keepalive-interval 2
    option transport.socket.keepalive-count 9
    option send-gids true
end-volume
...

4, 19번라인을 보면 ip가아니라 hostname으로 찾는 것을 확인할 수 있다.

/etc/hosts에서 이름 설정을 해주면 해결!

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GlusterFS Volume Architecture

Distributed Glusterfs Volume

Command

Replicated Glusterfs Volume

Command

Striped Glusterfs Volume

Command

Dispersed Glusterfs Volume

Command

Hands-On

Prerequisites

Before Installation

Installation (for Server)

Peer 연결

Volume 생성

Volume 시작

Mount Volume to Client

Appendix. ERRORs

1. Volume ‘vol-utime’, line 46: type ‘features/utime’ is not valid or not found on this machine

2. cannot access test: Transport endpoint is not connected

3. no subvolumes up

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참고

Query Optimization (feat. watsonx.data)

[Resolved] No valid client certificate is found but the server is not responsive

호다닥 톺아보는 데이터저장소 친구들(feat. DB,DW,DL,LH)

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