Связаться с намиПодключиться

Развертывание параллельной файловой системы GlusterFS в высокопроизводительном режиме

Статья создана
Обновлена 22 октября 2024 г.

GlusterFS — это распределенная, параллельная, линейно масштабируемая файловая система. При использовании горизонтального масштабирования она обеспечивает в облаке агрегированную пропускную способность в десятки ГБ/с и в сотни тысяч IOPS.

При помощи этого руководства вы сможете создать инфраструктуру из тридцати сегментов, имеющих общую файловую систему GlusterFS. Размещение дисков для хранения данных в одной зоне доступности обеспечит высокую производительность файловой системы. В данном сценарии производительность ограничивается скоростью обращения к физическим дискам, а сетевые задержки играют менее значимую роль.

Чтобы настроить высокопроизводительную файловую систему:

  1. Подготовьте облако к работе.
  2. Настройте профиль CLI.
  3. Подготовьте среду для развертывания ресурсов.
  4. Разверните ресурсы.
  5. Установите и настройте GlusterFS.
  6. Протестируйте доступность решения.
  7. Протестируйте производительность решения.

Если созданные ресурсы вам больше не нужны, удалите их.

Подготовьте облако к работе

Зарегистрируйтесь в Yandex Cloud и создайте платежный аккаунт:

  1. Перейдите в консоль управления, затем войдите в Yandex Cloud или зарегистрируйтесь.
  2. На странице Yandex Cloud Billing убедитесь, что у вас подключен платежный аккаунт, и он находится в статусе ACTIVE или TRIAL_ACTIVE. Если платежного аккаунта нет, создайте его и привяжите к нему облако.

Если у вас есть активный платежный аккаунт, вы можете создать или выбрать каталог, в котором будет работать ваша инфраструктура, на странице облака.

Подробнее об облаках и каталогах.

В стоимость поддержки инфраструктуры входят:

Настройте профиль CLI

  1. Если у вас еще нет интерфейса командной строки Yandex Cloud, установите его и авторизуйтесь от имени пользователя.

  2. Создайте сервисный аккаунт:

    1. В консоли управления выберите каталог, в котором хотите создать сервисный аккаунт.
    2. В списке сервисов выберите Identity and Access Management.
    3. Нажмите кнопку Создать сервисный аккаунт.
    4. Введите имя сервисного аккаунта, например, sa-glusterfs.
    5. Нажмите кнопку Создать.

    По умолчанию используется каталог, указанный в профиле CLI. Вы можете указать другой каталог с помощью параметра --folder-name или --folder-id.

    Выполните команду для создания сервисного аккаунта, указав имя sa-glusterfs:

    yc iam service-account create --name sa-glusterfs

    Где name — имя сервисного аккаунта.

    Результат:

    id: ajehr0to1g8b********
folder_id: b1gv87ssvu49********
created_at: "2023-06-20T09:03:11.665153755Z"
name: sa-glusterfs

    Чтобы создать сервисный аккаунт, воспользуйтесь вызовом gRPC API ServiceAccountService/Create или методом create для ресурса ServiceAccount REST API.

  3. Назначьте сервисному аккаунту роль администратора на каталог:

    1. На стартовой странице консоли управления выберите каталог.
    2. Перейдите на вкладку Права доступа.
    3. Найдите аккаунт sa-glusterfs в списке и нажмите значок .
    4. Нажмите кнопку Изменить роли.
    5. В открывшемся диалоге нажмите кнопку Добавить роль и выберите роль admin.

    Выполните команду:

    yc resource-manager folder add-access-binding <идентификатор_каталога> \
   --role admin \
   --subject serviceAccount:<идентификатор_сервисного_аккаунта>

    Чтобы назначить сервисному аккаунту роль на каталог, воспользуйтесь методом REST API setAccessBindings для ресурса ServiceAccount или вызовом gRPC API ServiceAccountService/SetAccessBindings.

  4. Настройте профиль CLI для выполнения операций от имени сервисного аккаунта:

    1. Создайте авторизованный ключ для сервисного аккаунта и запишите его в файл:

      yc iam key create \
--service-account-id <идентификатор_сервисного_аккаунта> \
--folder-id <id_каталога_с_сервисным_аккаунтом> \
--output key.json

      Где:

      • service-account-id — идентификатор сервисного аккаунта.
      • folder-id — идентификатор каталога, в котором создан сервисный аккаунт.
      • output — имя файла с авторизованным ключом.

      Результат:

      id: aje8nn871qo4********
service_account_id: ajehr0to1g8b********
created_at: "2023-06-20T09:16:43.479156798Z"
key_algorithm: RSA_2048

    2. Создайте профиль CLI для выполнения операций от имени сервисного аккаунта:

      yc config profile create sa-glusterfs

      Результат:

      Profile 'sa-glusterfs' created and activated

    3. Задайте конфигурацию профиля:

      yc config set service-account-key key.json
yc config set cloud-id <идентификатор_облака>
yc config set folder-id <идентификатор_каталога>

      Где:

    4. Добавьте аутентификационные данные в переменные окружения:

      export YC_TOKEN=$(yc iam create-token)
export YC_CLOUD_ID=$(yc config get cloud-id)
export YC_FOLDER_ID=$(yc config get folder-id)

Подготовьте среду для развертывания ресурсов

  1. Создайте пару ключей SSH:

    ssh-keygen -t ed25519

    Рекомендуем оставить имя файла ключа без изменения.

  2. Установите Terraform.

  3. Клонируйте репозиторий yandex-cloud-examples/yc-distributed-ha-storage-with-glusterfs из GitHub и перейдите в папку yc-distributed-ha-storage-with-glusterfs:

    git clone https://github.com/yandex-cloud-examples/yc-distributed-ha-storage-with-glusterfs.git
cd ./yc-distributed-ha-storage-with-glusterfs

  4. Отредактируйте файл variables.tf, указав параметры разворачиваемых ресурсов:

    Важно

    Заданные в файле значения приводят к разворачиванию ресурсоемкой инфраструктуры.
    Чтобы развернуть ресурсы в рамках имеющихся у вас квот, используйте приведенные ниже значения или измените значения на свое усмотрение.

    1. В секции is_ha значение default измените на false.

    2. В секции client_node_per_zone значение default измените на 30.

    3. В секции storage_node_per_zone значение default измените на 30.

      Примечание

      В данном сценарии разворачивается 30 виртуальных машин. Вы можете изменить это количество в зависимости от требований к объёму конечного хранилища или общей пропускной способности.
      Максимальная агрегированная пропускная способность всей системы рассчитывается как произведение пропускной способности каждого сегмента (450 МБ/с для сетевых SSD-дисков) на количество сегментов (30), что составляет около 13,5 ГБ/с.
      Объем системы рассчитывается как произведение количества сегментов (30) на размер каждого хранилища (1 ТБ), что составляет 30 ТБ.

    4. Если при создании пары ключей SSH вы указали имя, отличное от имени по умолчанию, в секции local_pubkey_path значение default измените на <путь_к_публичному_ключу_SSH>.

    5. Если вам необходима повышенная производительность и не важна гарантия сохранности данных, вы можете использовать нереплицируемые SSD-диски. Для этого в секции disk_type значение default измените на network-ssd-nonreplicated. Кроме этого, в секции disk_size значение default должно быть кратно 93.

Разверните ресурсы

  1. Выполните инициализацию Terraform: 
    terraform init
  2. Проверьте конфигурацию Terraform файлов: 
    terraform validate
  3. Проверьте список создаваемых облачных ресурсов: 
    terraform plan
  4. Создайте ресурсы: 
    terraform apply -auto-approve
  5. Дождитесь появления сообщения о завершении процесса: 
    Outputs:

connect_line = "ssh storage@158.160.108.137"
public_ip = "158.160.108.137"

В результате в каталоге будут созданы 30 ВМ для размещения клиентского кода (client01, client02 и так далее) и 30 привязанных к ним ВМ для распределенного хранения данных (gluster01, gluster02 и так далее) в одной зоне доступности.

Установите и настройте GlusterFS

  1. Подключитесь к ВМ client01, используя команду из выдачи о завершении процесса:

    ssh storage@158.160.108.137

  2. Перейдите в режим работы с правами суперпользователя root:

    sudo -i

  3. Установите ClusterShell:

    dnf install epel-release -y
dnf install clustershell -y
echo 'ssh_options: -oStrictHostKeyChecking=no' >> /etc/clustershell/clush.conf

  4. Создайте конфигурационные файлы:

    cat > /etc/clustershell/groups.conf <<EOF
[Main]
default: cluster
confdir: /etc/clustershell/groups.conf.d $CFGDIR/groups.conf.d
autodir: /etc/clustershell/groups.d $CFGDIR/groups.d
EOF      

cat > /etc/clustershell/groups.d/cluster.yaml <<EOF
cluster:
   all: '@clients,@gluster'
   clients: 'client[01-30]'
   gluster: 'gluster[01-30]'
EOF

  5. Установите GlusterFS:

    clush -w @all hostname # check and auto add fingerprints
clush -w @all dnf install centos-release-gluster -y
clush -w @all dnf --enablerepo=powertools install glusterfs-server -y
clush -w @gluster mkfs.xfs -f -i size=512 /dev/vdb
clush -w @gluster mkdir -p /bricks/brick1
clush -w @gluster "echo '/dev/vdb /bricks/brick1 xfs defaults 1 2' >> /etc/fstab"
clush -w @gluster "mount -a && mount"

  6. Перезапустите GlusterFS:

    clush -w @gluster systemctl enable glusterd
clush -w @gluster systemctl restart glusterd

  7. Проверьте доступность ВМ от gluster02 до gluster30:

    clush -w gluster01 'for i in {2..9}; do gluster peer probe gluster0$i; done'
clush -w gluster01 'for i in {10..30}; do gluster peer probe gluster$i; done'

  8. Создайте папки vol0 в ВМ для хранения данных и настройте доступность и отказоустойчивость за счет подключения к папке общего доступа stripe-volume:

    clush -w @gluster mkdir -p /bricks/brick1/vol0
export STRIPE_NODES=$(nodeset -S':/bricks/brick1/vol0 ' -e @gluster)
clush -w gluster01 gluster volume create stripe-volume ${STRIPE_NODES}:/bricks/brick1/vol0

  9. Выполните дополнительные настройки производительности:

    clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume client.event-threads 8
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume server.event-threads 8
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume cluster.shd-max-threads 8
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume performance.read-ahead-page-count 16
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume performance.client-io-threads on
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume performance.quick-read off
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume performance.parallel-readdir on
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume performance.io-thread-count 32
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume performance.cache-size 1GB
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume performance.cache-invalidation on
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume performance.md-cache-timeout 600
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume performance.stat-prefetch on
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume server.allow-insecure on
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume network.inode-lru-limit 200000
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume features.shard-block-size 128MB
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume features.shard on
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume features.cache-invalidation-timeout 600
clush -w gluster01 gluster volume set stripe-volume storage.fips-mode-rchecksum on

  10. Смонтируйте папку общего доступа stripe-volume на клиентских ВМ:

    clush -w gluster01  gluster volume start stripe-volume
clush -w @clients mount -t glusterfs gluster01:/stripe-volume /mnt/

Протестируйте доступность решения

  1. Проверьте статус папки общего доступа stripe-volume:

    clush -w gluster01  gluster volume status

  2. Создайте текстовый файл:

    cat > /mnt/test.txt <<EOF
Hello, GlusterFS!
EOF

  3. Убедитесь, что файл доступен на всех клиентских ВМ:

    clush -w @clients sha256sum /mnt/test.txt

    Результат:

    client01: 5fd9c031531c39f2568a8af5512803fad053baf3fe9eef2a03ed2a6f0a884c85  /mnt/test.txt
client02: 5fd9c031531c39f2568a8af5512803fad053baf3fe9eef2a03ed2a6f0a884c85  /mnt/test.txt
client03: 5fd9c031531c39f2568a8af5512803fad053baf3fe9eef2a03ed2a6f0a884c85  /mnt/test.txt
...
client30: 5fd9c031531c39f2568a8af5512803fad053baf3fe9eef2a03ed2a6f0a884c85  /mnt/test.txt

Протестируйте производительность решения

IOR — это бенчмарк для параллельных операций ввода-вывода, который может использоваться для тестирования производительности параллельных систем хранения данных с использованием различных интерфейсов и сценариев доступа.

  1. Установите зависимости:

    clush -w @clients dnf install -y autoconf automake pkg-config m4 libtool git mpich mpich-devel make fio
cd /mnt/
git clone https://github.com/hpc/ior.git
cd ior
mkdir prefix

  2. Выйдите из командной оболочки и войдите заново:

    ^C
sudo -i
module load mpi/mpich-x86_64
cd /mnt/ior

  3. Установите IOR:

    ./bootstrap
./configure --disable-dependency-tracking  --prefix /mnt/ior/prefix
make 
make install
mkdir -p /mnt/benchmark/ior

  4. Запустите IOR:

    export NODES=$(nodeset  -S',' -e @clients)
mpirun -hosts $NODES -ppn 16 /mnt/ior/prefix/bin/ior  -o /mnt/benchmark/ior/ior_file -t 1m -b 16m -s 16 -F
mpirun -hosts $NODES -ppn 16 /mnt/ior/prefix/bin/ior  -o /mnt/benchmark/ior/ior_file -t 1m -b 16m -s 16 -F -C

    Результат:

    IOR-4.1.0+dev: MPI Coordinated Test of Parallel I/O
Options:
api                 : POSIX
apiVersion          :
test filename       : /mnt/benchmark/ior/ior_file
access              : file-per-process
type                : independent
segments            : 16
ordering in a file  : sequential
ordering inter file : no tasks offsets
nodes               : 30
tasks               : 480
clients per node    : 16
memoryBuffer        : CPU
dataAccess          : CPU
GPUDirect           : 0
repetitions         : 1
xfersize            : 1 MiB
blocksize           : 16 MiB
aggregate filesize  : 120 GiB

Results:

access    bw(MiB/s)  IOPS       Latency(s)  block(KiB) xfer(KiB)  open(s)    wr/rd(s)   close(s)   total(s)   iter
------    ---------  ----       ----------  ---------- ---------  --------   --------   --------   --------   ----
write     1223.48    1223.99    4.65        16384      1024.00    2.44       100.39     88.37      100.44     0
read      1175.45    1175.65    4.83        16384      1024.00    0.643641   104.52     37.97      104.54     0

Как удалить созданные ресурсы

Чтобы перестать платить за созданные ресурсы, удалите их:

terraform destroy -auto-approve
Предыдущая
Развертывание параллельной файловой системы GlusterFS в высокодоступном режиме
Следующая
Резервное копирование в Object Storage с помощью Bacula