Linux下的实时数据镜像

翻译：sword_martin
　　
　　摘要：
　　
　　　　在本文中我们将要讨论的是，如何抛开昂贵的SAN（存贮区域 网络Storage Area Network，如全球文件系统GFS）或网络块设备在Linux下实现数据复制。我们在复制系统中采用了FAM（文件变更监视模块）和IMON（信息节 点监视模块），这两个系统都是SGI当初为IRIX开发的。
　　
　　　　SGI的员工真是非常的Cool，是他们将这两个程序移植到了Linux上并且公开了源代码。
　　
　　　　当花费已不再是问题时，可以采用基于GFS（全球文件系统）和SAN实现实时数据镜像；否则，数据共享及其它许多的选择就不可或缺了。
　　
　　　　有几个方法可供选择。在本文中我们将会对这些方法进行讨论，你将会看到它们各自的优缺点。
　　
　　　　为何要用复制替代共享？
　　
　　　　难道假设文件服务器 不向客户端提供共享数据吗？是的，假设的工作环境确实是这样的。如果我们正在使用的文件服务器 是 通过NFS或SMB之类软件的共享文件的，系统中就会存在一个”瓶颈”和”引起系统故障的关键点”。若是在GFS之上通过共享的存贮设备（SAN或多通道 的SCSI）共享数据，这种配置不但代价昂贵，并且这种存贮盒还会成为”引起系统故障的关键点”。也可以用NBD（网络块设备）建立一个网络镜像，但这不 是一种常用的方式，NBD本身有些缺限，它非常难于设置管理，如果你只是要在少数几个WEB服务器间复制数据，用NBD只会给你带来更多的麻烦。
　　
　　　　尽量简单
　　
　　　　好的，下面我们来试着复制。
　　
　　　　方案一：
　　
　　　　两台WEB服务器中的一台为主服务器，另外一台是备份服务器。要求备份服务器上的文件要与主服务器上的保持相同。
　　
　　　　这很简单吧。
　　
　 　　　但是如何使其自动工作呢？用户每天得多次FTP到主服务器上复制数据。但当主服务器发生错误、由备份服务器接管系统时会发生什么呢？由于这种备份操 作不是实时的，备份服务器中的数据肯定与主服务器不一致，这时管理员会非常恼怒J。你当然可以运行一个计时守护程序，每隔5秒运行一次”rsync –av –delete source destination”，但这样做会增加机器的负荷，影响系统的运转。
　　
　　　　方案二：
　　
　　　　有一台FTP服务器用来保存更新web数据，而六个web服务器使用dns轮转方式实现负载平衡，这样可以保证每台服务器上的数据都是相同的。这样我们就可以避免使用NFS，但是这样的解决方案并不能令人满意。
　　
　　　　那么最好的解决方法是什么呢？应该是”只有在数据发生变化时才将文件复制到各个web服务器上”，如果文件没有发生变化就什么也不作。这也就是我们使用”fam”来做的工作。
　　
　　　　使之智能工作
　　
　　　　那么，我们怎么知道文件发了变化呢？我想M$ 的Windows 程序开发员会这么说：
　　
　　　　我们可以每隔几秒就搜寻目标目录一次，将其中的文件与缓存中保存的文件做比较，看文件时间戳及大小是否发生了变化。
　　
　　　　对，没错，是这样。
　　
　　　　这是种轮询的工作方式，它的问题在于查找并比较文件的时间戳和大小，它的代价是昂贵的。你能想象在WEB服务器上每隔5秒就运行一次”ls –lR /somedirectory”造成的后果吗？
　　
　　　　最好的方法应该是：文件被改动的时候能够有人告诉我们，这样我们可以采取相应的动作。这正是”IMON”要做的工作。
　　
　　　　什么是FAM
　　
　　　　资料来源：http://oss.sgi.com/projects/fam/faq.html
　　
　　　　fam就是文件变更监视模块，它向应用程序提供了一组API，当指定的文件或目录发生变化时，由其向应用程序发出通知。
　　
　　　　FAM由两部分组成：后台守护程序fam，它负责接收请求和发送通知；库文件libfam，客户端应用程序用它来与FAM通信。
　　
　　　　若远程主机打开了受监视的文件，本地的fam会与远程主机的fam联系，将请求发送给远程fam。
　　
　　　　Fam也可以在某个文件开始或停止运行时通知它的客户端。（比如：在IRIX交互桌面中，如果一个程序正在运行那么它的图标就会不会闪烁）。
　　
　　　　Fam是由Bruce Karsh在1989年为IRIX编写的，并由Bob Miller在1995年重写。这个公开源代码的fam版本构建并运行于Linux和IRIX之上，与IRIX6.5.8中的fam相同。
　　
　　　　什么是IMON？
　　
　　　　资料来源：http://oss.sgi.com/projects/fam/faq.html
　　
　 　　　imon就是信息节点监视模块，它是内核的一部分，当文件有变动时由它通知fam。由应用程序告诉fam对某个目录或文件进行监视，fam再将这个 请求传送给imon。当被监视的这些文件有变化时，内核通知imon，再由imon通知fam，最后由fam通知负责监视这个文件的应用程序。
　　
　　　　imon是由Wiltse Carpenter在1989年为IRIX的内核编写的，再由Roger Chickering移植到Linux下。Linux下的imon内核补丁与IRIX下的imon在许多方面都很类似，只是与内核文件系统的挂接代码不同。
　　
　　　　安装FAM和IMON
　　
　　　　可从SGI的网站下载 FAM和IMON，具体详情请查看后面的资源列表。IMON是一个内核补丁，内核通过它监视内部信息节点。安装补丁的方法如下：在内核的源文件目录下运行补丁程序。
　　
　　
　　cd/usr/src/linux
　　pathch –pi
　　
　　
　　
　 　　　然后运行config或menuconfig，在”文件系统选择”这部分选择”Inode Monitor(imon) support (EXPERIMENTAL)”，编译内核重启系统。编译FAM本身是很简单的，在fam的源文件目录下运行./configure和make all install就大功告成了。
　　
　　　　下面我们将要安装SGI::FAM调用的Perl模块，我们可以用perl来编写事件处理程序。
　　
　　　　安装 SGI::FAM Perl模块
　　
　　　　你不会真的要用C/C++ 来编程吧？我不了解你的情况，但是我很懒惰，而且我这个人也缺乏耐心，所以我用perl编写复制管理程序。
　　
　　　　有关下载 安装SGI::FAM的问题可以找Jesse N.Glick([email protected])联系。安装这些模快很简单，运行CPAN模块:
　　
　　
　　perl –MCPAN –e shell
　　install SGI::FAM
　　
　　
　　
　　　　这样就安装了SGI::FAM及全部必须模块。
　　
　　　　用fam_mirror实现复制
　　
　　　　fam_mirror是我写的用于自动复制的script程序。要了解fam_mirror的具体情况，你可以在http://www.linux focus.org/common/src/article199/fam_mirror.html去查看，如果要下载 fam_mirror， 请到http://www.linuxfocus.org/common/src/article199/fam_mirror。你可以重新编辑这个程 序，将$replicaHosts改为当前的主机、$rsh改为当前使用的shell，也可以将$rsync改为实现相同功能的命令。
　　
　　　　下面我们来看第一个方案：
　　
　　　　有两台机器做WEB服务器（web1，web2）。其中一个为主服务器（如web1），另外一个为从服务器（web2）。第一个FTP服务器是web1，web2上根本不能运行FTP服务（否则，系统工作于备份方式时用户还可能会向文件中写数据）。
　　
　 　　　在两台服务器中，web文档都放在/var/www目录中，在两台机器中设置rsh或ssh，使web1无需口令就可以在web2上运行远程命令。 我通常是在复制主机中的authorized_keys中填加我的ssh_key来实现这个要求的。将web1的数据远程同步到web2上的命令是：
　　
　　
　　rsync –avz /var/wwwweb2:/var/www/
　　
　　
　　
　　　　编辑fam_mirror文件，将@replicaHosts改为：
　　
　　
　　@replicaHosts=qw(web2)
　　
　　
　　
　　　　在web1上运行fam_mirror：
　　
　　
　　fam_mirror /var/www &
　　
　　
　　
　　　　这样，如果web1上的文件发生了变化，这种变化也会写到web2上的文件中。
　　
　　　　现在我们来看看方案2：（系统中有多台WEB服务器）
　　
　　　　主机linuxweb1、linuxweb2、linuxweb3和linuxweb4都是web服务器。主机Linuxftp 1是ftp服务器（主服务器）。Web主机不向用户开放FTP服务。
　　
　　　　在主机linuxftp1上安装fam和imon、SGI::FAM及fam_mirror。在每台主机上置rsh或ssh。linuxftp1无需口令就可以在四台WEB服务器上运行远程命令。
　　
　　　　编辑fam_mirror，将@replicaHosts设置为：
　　
　　
　　@replicaHosts=qw(linuxweb1 linuxweb2 linuxweb3 linuxweb4)；
　　
　　
　　
　　　　如果有需要也可以改动$rsh和$rsync，假设WEB文本放在各个机器的/var/www目录下。
　　
　　　　在linuxftp 1上运行：INIT_MIRROR=1 fam_mirror /var/www &
　　
　　　　这样，四台WEB服务器都能对linuxftp 1上改变的文件进行更新。
　　
　　　　资源列表：
　　
　　　　SGI’s fam site:http://oss.sgi.com/projects/fam
　　
　　　　SGI:FAM Perl Module:http://search.cpan.org/search?dist=SGI-FAM
　　
　　　　Realtime Data Mirroring (WEBD and SLIM) for IRIX:
　　
　　　　http://www.nas.nasa.gov/Groups/www/subpages/topology.html
　　
　　　　fam mirror:http://www.linuxfocus.org/common/src/article199/fam_mirror
　　
　　　　存在的问题
　　
　　　　文中提出的解决方案存在一个小问题：碰到比较大的目录就不工作了，如含有四千到五千个子目录的情况。可能是内核不堪重负了。我正在找到产生这个问题的原因，一有发现我就会写到文章中的。如果你已经知道了解决这个问题的方法，请来信告