基于 Azure 托管磁盘配置高可用共享文件系统

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背景介绍

在当下,共享这个概念融入到了人们的生活中,共享单车,共享宝马,共享床铺等等。其实在 IT 界,共享这个概念很早就出现了,通过 SMB 协议的 Windows 共享目录,NFS 协议的网络文件系统等等。在 Azure 平台,也提供了 Azure 共享文件服务供客户访问。但是不管是 CIFS,NFS,还是 Azure File Share 都有其不足之处。比如 CIFS,NFS 无法实现高可用,一旦 CIFS server 或者 NFS server 不可用,整个共享目录就变得不可用。那么如何实现共享文件系统的高可用呢?
今天就给大家介绍一下:

基于 Azure 托管磁盘 + Gluster 分布式文件系统来构建高可用的共享文件系统。

名词解释

Azure 托管磁盘

在托管磁盘发布之前,Azure 的磁盘分为普通存储和高端存储,在创建存储账号之后,来存储虚拟机的磁盘(VHD 页文件)。而且对于磁盘的 IOPS 都有所限制,比如不能超过 20,000 IOPS/账户。而且存储单元是没有高可用的功能。一旦存储单元出现故障,那么该存储单元下的磁盘都会受到影响。在这种架构下,基于这些磁盘部署的虚拟机即使部署在同一个高可用集合内,依然会变得不可用。同理 Azure File Share 也会受到上述的限制。

最近 Azure 发布了托管磁盘(中国区还没正式上线),就完美的解决了上述的问题。其优点参考如下:

  • 简单且可缩放的虚拟机部署

    在使用托管磁盘时,磁盘的 IOPS 不再受到存储账号的 IOPS 上线限制。在进行扩展时,无需额外创建存储账号等。

  • 可用性集更加可靠

    托管磁盘彼此之间完全隔离以避免单点故障,通过高可用集,自动将磁盘防止在不同的存储单元。如果该存储单元不可用,那么只能影响到使用该磁盘的虚拟机实例。

    unmanaged-and-managed-disk

其他优点及详情,参考链接如下:Azure 托管磁盘概览

GlusterFS

GlusterFS 是一个开源的可扩展分布式文件系统,适用于云计算,流媒体等互联网应用。与 LustreMooseFSCEPH 并列成为四大开源分布式文件系统。由于
GlusterFS 新颖的 KISS(KeepIt as Stupid and Simple)的系统架构,使其在扩展性、可靠性、性能、维护性等方面具有独特的优势,目前开源社区风头有压倒之势,国内外有大量用户在研究、测试和部署应用。有优势,也势必有其短板之处,比如处理元数据和海量小文件的效率和性能表现一般,所以在选择时,一定要评估自己的应用场景是否适用。

架构简介

基于上述对托管磁盘的分析,我们可以看到,从磁盘层面,我们已经做了高可用,保证同一可用集合内,不会所有的磁盘(虚拟机)同时不可用。之后,通过 Gluster 分布式文件系统的备份卷,即使有磁盘因为计划内的维护升级变得不可用,从文件系统层面,依然可以提供数据访问的可用性。

再加上 Azure 平台面向内部负载均衡器(ILB),从前端访问不用担心节点故障时,需要手动切换挂载点。

ilb

实施方案

部署基于托管磁盘的虚拟机

  1. 登录 Azure 门户管理网站 。

  2. 根据向导,部署 4 台基于 ARM 的 CentOS 7.3 虚拟机服务器。

    gfs-node1 ( 172.16.5.4 )
    gfs-node2 ( 172.16.5.5 )
    gfs-node3 ( 172.16.5.6 )
    gfs-node4 ( 172.16.5.7 )
    
  3. 在创建时,一定要把虚拟机放在同一高可用集内。

  4. 虚拟机创建完毕之后,给每一台虚拟机附加一块 1TB 的托管磁盘。

    create-managed-disk

  5. 登录虚拟机,通过 fdisk -l 检查托管磁盘是否附加上。

  6. 当托管磁盘附加上之后,执行命令进行初始化:

  7. # mkfs.xfs /dev/sdc

  8. # mkdir /sdc

  9. # mount /dev/sdc /sdc

  10. 在之后,/sdc 就作为 Gluster 文件系统里的 Brick 来使用。

安装配置 Gluster

  1. 登录每台虚拟机,执行下列操作,安装配置 Gluster 服务

  2. # yum install centos-release-gluster37

  3. # yum install glusterfs gluster-cli glusterfs-libs glusterfs-server

  4. 启动 Gluster 服务:# service glusterd start

  5. 创建存储池:# gluster peer probe <hostname>

  6. 查看存储池状态:# gluster peer status

配置 ILB 实现负载均衡

  1. 登录 Azure 门户管理网站

  2. 根据向导创建负载均衡 gfs-ilb

  3. 指定前端 IP 地址为:172.16.5.88

  4. 指定后端 IP 池:172.16.5.4, 172.16.5.5, 172.16.5.6, 172.16.5.7

  5. 指定健康探测端口:22

  6. 指定负载均衡规则:

  7. Tcp/udp-24007/24008

  8. 上述端口为 Gluster 服务端口

  9. Tcp 49152 为数据端口,一个卷对应一个端口,其实为 49152,依次加 1。

客户端挂载 Gluster 卷

执行命令挂载 Gluster 卷:

# mount.glusterfs 172.16.5.88:/dsr_vol /dsr_data

至此,你就拥有了几乎不会 offline 的共享目录!

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