CN116048715A - 基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统及方法，包括：在文件服务集群的每个节点安装BeeGFS的程序mgmtd，将管理服务节点的MS配置文件分发到文件服务集群其他各个节点的对应目录下，将其他各个节点MS配置文件中记录的MS节点ip更换为其他各个节点自己的ip；通过F5负载均衡将BeeGFS所有存储服务器的ip集成映射到同一个虚拟ip端口，使得远程服务写入时配置传输目标为所述虚拟ip，由F5服务根据网络负载情况自动调整实际通信ip。本发明把F5结合BeeGFS，把BeeGFS所有存储服务器的ip集成映射到同一个虚拟ip端口，以解决固定ip的问题。

Description

基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统及方法
技术领域
本发明涉及文件管理技术领域，具体地，涉及基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统及方法。
背景技术
BeeGFS包含服务组件Management Server(MS管理服务)、MetaData Server(MDS，元数据服务)、Object Storage Server(OSS对象存储服务)、文件系统客户端(Client)。
Management Server(MS管理服务)：通过程序包BeeGFS-mgmtd安装部署，实际在操作系统中启动的service名称为BeeGFS-mgmtd，一般简称该程序为mgmtd或MS管理程序。系统中必须要有一个MS，BeeGFS安装的所有配置文件必须指向同一个MS。MS维护所有文件系统组件的列表，包括Client，MetaData Servers，MetaData Targets，Storage Servers和Storage Targets。
MetaData Server(MDS，元数据服务)：MDS包含系统中Meta Data的信息。MetaData服务器无限制可扩展。每个MDS都有一个MetaData Target(MDT，存储MDS的Meta Data)。
ObjectStorage Server(OSS对象存储服务)：OSS是存储文件内容的主要服务。每个OSS可能具有一个或多个Object Storage Targets(OST)，OST可以是本地文件系统(如xfs，ext4或zfs)或LUN。
文件系统客户端(Client)：BeeGFS客户端是在Linux中运行的一个内核模块，必须编译以匹配使用的内核。客户端是GPL提供的开源产品。BeeGFS客户端服务提供了一个正常的挂载点，使您的应用程序可以直接访问BeeGFS存储系统，客户端包含两个守护进程服务：BeeGFS-client，BeeGFS-helperd。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统及方法。
根据本发明提供的一种基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法，包括：
步骤A：在文件服务集群的每个节点安装BeeGFS的程序mgmtd，将管理服务节点的MS配置文件分发到文件服务集群其他各个节点的对应目录下，将其他各个节点MS配置文件中记录的MS节点ip更换为其他各个节点自己的ip；
步骤B：通过F5负载均衡将BeeGFS所有存储服务器的ip集成映射到同一个虚拟ip端口，使得远程服务写入时配置传输目标为所述虚拟ip，由F5服务根据网络负载情况自动调整实际通信ip。
优选地，在所述步骤A中，通过自动化脚本定时检查管理服务状态，当管理服务状态异常时，自动完成服务的切换；切换流程包括：关闭文件服务集群系统中所有相关服务；通过shell脚本参数指定新的MS节点，生成对应的远程命令；将各节点各服务的配置文件中关于MS的IP配置更新为新的参数值；启动BeeGFS服务；
切换流程的操作都在切换脚本中完成，通过配好参数调用切换脚本完成。
优选地，在所述步骤B中，部署F5负载均衡，通过F5负载均衡的公共IP往BeeGFS文件服务器集群推送文件；BeeGFS文件系统搭配F5负载均衡使用，对外提供公共IP。
优选地，对于开启了机器码识别设置的端服务器，手动修改known_hosts配置文件将F5集成的ip与实际ip对应的所有服务器机器码都作为映射关系写入；节点BeeGFS共享目录的所属及权限统一，所属用户与用户组的id号统一，对应的读写权限给到远程推送数据的用户；所有节点用户密码统一；对于使用免密策略推送数据则所有节点都统一配置公钥。
根据本发明提供的一种基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统，包括：BeeGFS和F5；
在文件服务集群的每个节点安装BeeGFS的程序mgmtd，将管理服务节点的MS配置文件分发到文件服务集群其他各个节点的对应目录下，将其他各个节点MS配置文件中记录的MS节点ip更换为其他各个节点自己的ip；
F5负载均衡将BeeGFS所有存储服务器的ip集成映射到同一个虚拟ip端口，使得远程服务写入时配置传输目标为所述虚拟ip，由F5服务根据网络负载情况自动调整实际通信ip。
优选地，通过自动化脚本定时检查管理服务状态，当管理服务状态异常时，自动完成服务的切换；切换流程包括：关闭文件服务集群系统中所有相关服务；通过shell脚本参数指定新的MS节点，生成对应的远程命令；将各节点各服务的配置文件中关于MS的IP配置更新为新的参数值；启动BeeGFS服务；
切换流程的操作都在切换脚本中完成，通过配好参数调用切换脚本完成。
优选地，F5负载均衡的公共IP往BeeGFS文件服务器集群推送文件；BeeGFS文件系统搭配F5负载均衡使用，对外提供公共IP。
优选地，对于开启了机器码识别设置的端服务器，手动修改known_hosts配置文件将F5集成的ip与实际ip对应的所有服务器机器码都作为映射关系写入；节点BeeGFS共享目录的所属及权限统一，所属用户与用户组的id号统一，对应的读写权限给到远程推送数据的用户；所有节点用户密码统一；对于使用免密策略推送数据则所有节点都统一配置公钥。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法的步骤。
根据本发明提供的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过BeeGFS解决了第一个技术问题：高可用性。
本发明通过F5解决了第二个技术问题：负载均衡。
本发明还解决了第三个技术问题：固定ip。具体而言，虽然BeeGFS可以多节点共享文件，文件只需传输到任意节点的共享目录，其他所有节点都可以正常对该文件进行读取，但是BeeGFS的ip是不固定的，对于固定ip的脚本，无法充分利用所有节点的网络IO，读写效率与直接读写到单节点本地无提升，甚至因为BeeGFS文件系统需要同步元数据到各个节点，反而导致效率略有下降。为此，本发明把F5进行创造性地结合，把BeeGFS所有存储服务器的ip集成映射到同一个虚拟ip端口，以解决固定ip的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的流程步骤示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明通过采用将管理服务节点的配置文件部署至文件服务集群的所有节点，具体是把并行文件系统BeeGFS管理服务节点的配置文件分发到文件服务集群其他各个节点的对应目录下，并通过自动化脚本定时检查管理服务状态。当管理服务状态异常时，自动完成Mtmg服务的切换，从而解决了管理服务单点故障的问题，保证整个文件服务集群的高可用性；同时，BeeGFS文件系统搭配F5负载均衡使用，对外提供公共IP，通过F5(负载均衡，Load Balance)实现文件系统集群的可用性检测及负载均衡，进一步提高集群的高可用性和文件交换性能。
根据本发明提供的一种基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法，包括：
步骤1：搭建BeeGFS文件系统。BeeGFS包含服务组件：Management Server(MS管理服务)、MetaData Server(MDS，元数据服务)、Object Storage Server(OSS对象存储服务)、文件系统客户端(Client)、存储池(storage pool)。Management Server(MS管理服务)通过程序包BeeGFS-mgmtd安装部署，实际在操作系统中启动的service名称为BeeGFS-mgmtd，简称该程序为mgmtd或MS管理程序。存储池(storage pool)由targets组成，不手动干预的情况下，BeeGFS默认将所有target划分到default下，ID为1。可以通过BeeGFS-ctl等命令新建pool，BeeGFS-ctl创建文件时可用指定存放的存储池(不指定时默认使用ID最小的可用pool，通常为id为1的default pool)。创建目录时无法指定pool只能指定storage服务即node的ID。可直接跨节点使用linux命令查看。
步骤2：创建并行文件系统BeeGFS的mgmtd(管理服务)高可用。在每个节点都安装mgmtd程序，第一个节点作为管理服务节点，只对第一个节点，把该第一个节点生成的MS配置文件分发到文件服务集群的所有节点中，除了该第一个节点之外的其他各个节点的对应目录下，并将其他各个节点MS配置文件中记录的MS节点ip更换为其他各个节点自己的ip，另外部署一个shell脚本，当第一个节点有问题时完成mgmtd服务的切换。其中，通过自动化脚本定时检查管理服务状态，当管理服务状态异常时，自动完成Mtmg服务的切换。
具体切换流程如下：关闭集群系统中所有相关服务；通过shell脚本参数指定新的MS节点，生成对应的远程命令；将各节点各服务的配置文件中关于MS的IP配置更新为新的参数值；启动BeeGFS服务。以上操作都在切换脚本中完成，通过配好参数调用切换脚本完成。这样能够用于应对原MS节点相关配置、程序包或硬件意外损坏导致MS无法提供服务的场景，通过脚本快速将MS切换到新节点启动接管BeeGFS系统。
步骤3：部署F5负载均衡。通过F5负载均衡的公共IP往BeeGFS文件服务器集群推送文件。BeeGFS文件系统搭配F5负载均衡使用，对外提供公共IP。
远程写入BeeGFS文件系统时，远程服务器向BeeGFS所在节点中任意一个服务器上映射的BeeGFS存储目录传输文件都可以。但是考虑到部分服务及系统配置的程序或脚本需要配置一个固定的ip作为传输目标，这样可能导致远程配置的ip所对应服务器出现通信故障时导致传输失败。
针上述隐患，结合BeeGFS文件系统文件共享的特性，调研并实践后确定了在BeeGFS文件系统基础上加装F5负载均衡的方案。F5负载均衡将BeeGFS所有存储服务器的ip集成映射到同一个虚拟ip端口；这样远程服务写入时就可以配置传输目标为该虚拟ip，由F5服务根据网络负载情况自动调整实际通信ip，确保网路均衡及BeeGFS服务对外高可用。
更为具体地，正常情况，首次访问某ip时会自动建立一对一的映射关系，但是由于F5是一个ip对应多个机器，所以自动校对时会报错。因此，端服务器如果开启了机器码识别设置，手动修改known_hosts配置文件将F5集成的ip与实际ip对应的所有服务器机器码都作为映射关系写入。节点BeeGFS共享目录的所属及权限要统一，所属用户与用户组的id号要统一，对应的读写权限要给到远程推送数据的用户。所有节点用户密码要统一/若使用免密策略推送数据则所有节点都需要统一配置公钥。
根据本发明提供的一种基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统，包括：BeeGFS和F5；
在文件服务集群的每个节点安装BeeGFS的程序mgmtd，将管理服务节点的MS配置文件分发到文件服务集群其他各个节点的对应目录下，将其他各个节点MS配置文件中记录的MS节点ip更换为其他各个节点自己的ip；通过自动化脚本定时检查管理服务状态，当管理服务状态异常时，自动完成服务的切换；切换流程包括：关闭文件服务集群系统中所有相关服务；通过shell脚本参数指定新的MS节点，生成对应的远程命令；将各节点各服务的配置文件中关于MS的IP配置更新为新的参数值；启动BeeGFS服务；切换流程的操作都在切换脚本中完成，通过配好参数调用切换脚本完成。
F5负载均衡将BeeGFS所有存储服务器的ip集成映射到同一个虚拟ip端口，使得远程服务写入时配置传输目标为所述虚拟ip，由F5服务根据网络负载情况自动调整实际通信ip。F5负载均衡的公共IP往BeeGFS文件服务器集群推送文件；BeeGFS文件系统搭配F5负载均衡使用，对外提供公共IP。
对于开启了机器码识别设置的端服务器，手动修改known_hosts配置文件将F5集成的ip与实际ip对应的所有服务器机器码都作为映射关系写入；节点BeeGFS共享目录的所属及权限统一，所属用户与用户组的id号统一，对应的读写权限给到远程推送数据的用户；所有节点用户密码统一；对于使用免密策略推送数据则所有节点都统一配置公钥。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法的步骤。
根据本发明提供的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法的步骤。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法，其特征在于，包括：
步骤A：在文件服务集群的每个节点安装BeeGFS的程序mgmtd，将管理服务节点的MS配置文件分发到文件服务集群其他各个节点的对应目录下，将其他各个节点MS配置文件中记录的MS节点ip更换为其他各个节点自己的ip；
步骤B：通过F5负载均衡将BeeGFS所有存储服务器的ip集成映射到同一个虚拟ip端口，使得远程服务写入时配置传输目标为所述虚拟ip，由F5服务根据网络负载情况自动调整实际通信ip。
2.根据权利要求1所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法，其特征在于，在所述步骤A中，通过自动化脚本定时检查管理服务状态，当管理服务状态异常时，自动完成服务的切换；切换流程包括：关闭文件服务集群系统中所有相关服务；通过shell脚本参数指定新的MS节点，生成对应的远程命令；将各节点各服务的配置文件中关于MS的IP配置更新为新的参数值；启动BeeGFS服务；
切换流程的操作都在切换脚本中完成，通过配好参数调用切换脚本完成。
3.根据权利要求1所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法，其特征在于，在所述步骤B中，部署F5负载均衡，通过F5负载均衡的公共IP往BeeGFS文件服务器集群推送文件；BeeGFS文件系统搭配F5负载均衡使用，对外提供公共IP。
4.根据权利要求3所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法，其特征在于，对于开启了机器码识别设置的端服务器，手动修改known_hosts配置文件将F5集成的ip与实际ip对应的所有服务器机器码都作为映射关系写入；节点BeeGFS共享目录的所属及权限统一，所属用户与用户组的id号统一，对应的读写权限给到远程推送数据的用户；所有节点用户密码统一；对于使用免密策略推送数据则所有节点都统一配置公钥。
5.一种基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统，其特征在于，包括：BeeGFS和F5；
在文件服务集群的每个节点安装BeeGFS的程序mgmtd，将管理服务节点的MS配置文件分发到文件服务集群其他各个节点的对应目录下，将其他各个节点MS配置文件中记录的MS节点ip更换为其他各个节点自己的ip；
F5负载均衡将BeeGFS所有存储服务器的ip集成映射到同一个虚拟ip端口，使得远程服务写入时配置传输目标为所述虚拟ip，由F5服务根据网络负载情况自动调整实际通信ip。
6.根据权利要求5所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统，其特征在于，通过自动化脚本定时检查管理服务状态，当管理服务状态异常时，自动完成服务的切换；切换流程包括：关闭文件服务集群系统中所有相关服务；通过shell脚本参数指定新的MS节点，生成对应的远程命令；将各节点各服务的配置文件中关于MS的IP配置更新为新的参数值；启动BeeGFS服务；
切换流程的操作都在切换脚本中完成，通过配好参数调用切换脚本完成。
7.根据权利要求5所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统，其特征在于，F5负载均衡的公共IP往BeeGFS文件服务器集群推送文件；BeeGFS文件系统搭配F5负载均衡使用，对外提供公共IP。
8.根据权利要求7所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理系统，其特征在于，对于开启了机器码识别设置的端服务器，手动修改known_hosts配置文件将F5集成的ip与实际ip对应的所有服务器机器码都作为映射关系写入；节点BeeGFS共享目录的所属及权限统一，所属用户与用户组的id号统一，对应的读写权限给到远程推送数据的用户；所有节点用户密码统一；对于使用免密策略推送数据则所有节点都统一配置公钥。
9.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的基于BeeGFS和负载均衡的高可用文件管理方法的步骤。
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