FastDFS简介&&FastDFS架构原理&&同步机制及解决 &&FastDFS 详细安装过程

1.简介

FastDFS是用c语言编写的一筐开源的分布式文件系统,充分考虑了冗余备份,负载均衡,线性扩容等机制,并注重高可用.高性能等指标,使用FastDFS可以很容易搭建一套高性能的文件服务器集群提供文件上传下载.

2.FastDFS架构

FastDFS架构包括Tracker Server和Storage Server.客户端请求Tracker Server进行文件的上传下载,通过Tracker Server调度最终由Storage Server完成文件的上传和下载;

• Tracker集群

FastDFS集群中的Tracker Server可以有多台,Tracker Server之间是互相平等关系同事提供服务,不存在单点故障,客户端向Tracker Server请求采用轮询方式,

• Storage集群

Storage集群采用了分组存储方式,storage集群由一个或者多个组构成,集群存储的总容量就是所有组的存储之和,一个组由多个存储服务器组成,组内的所有Storage Server之间是平等关系,会相互连接 进行文件同步,从而保证组内的所有Storage Server的文件内容一致,不同组之间的Storage Server之间不会相互通信.

采用分组存储的方式的好处是实现了冗余备份,负载均衡,线性扩容的机制,当一个组的服务器的访问的压力比较大 的时候可以在各组之内增加存储服务器来扩充服务能力(纵向扩容),当系统的容量不足时,可以增加组来扩充容量(横向扩容)

3.文件上传流程

• 客户端向Tracker Server 发出上传文件的请求
• Tracker Server根据Storage Server上传的状态报告查询可用的Storage,返回这个Storage Server的ip:端口
• 客户端拿着这个ip:端口去寻找Storage Server 进行上传文件,Storage Server将上传的内容写进磁盘中,之后返回个客户端一个file_id 这个ID用于以后访问文件的索引信息,文件索引信息包括:组名/虚拟吸盘路径/数据两级目录/文件名

4.文件下载流程

• 客户端向Tracker Server发起下载文件请求
• Tracker Server检验同步状态,查出可用的Storage Server,返回给这个Storage Server的ip:端口
• 客户端带着Ip:端口和当时上传这个文件时给的File_id去找这个Storage Server
• Storage Server根据file_id查找这个文件返回给客户端

 

5.FastDFS的同步机制和同步延迟的解决

• 文件同步延迟问题

       FastDFS同组中的Storage Server的数据是同步的,Storage Server对组内除自己以外的每台服务器都会启动专门的线程根据binlog进行文件同步,binlog中只记录文件名,不记录文件内容.当组内新加入一台服务器时,由已有的一台Storage Server将己有的所有数据(包括源头数据和备份数据)全部同步给这台新服务器.文件上传至组内的一台Storage Server后再由这台Storage Server根据binlog同步给组内的其他服务器这种同步的方式为异步方式,异步方式带来了文件同步延迟的问题,新文件上传之后,在汕尾被同步过去的Storage serVer中下载该文件的时候就会出现文件找不到的现象

• FastDFS对文件同步延迟问题的解决

        首先要知道的是,一个组中包含哪些Storage Server不是通过配置文件设定的,而是通过Tracker Server获取到的,Storage Server会启动一个单独的线程完成对一台Tracker Server的连接和定时报告, Storage Server主动向Tracker Server报告其状态信息,包括磁盘剩余空间,文件同步状况,文件上传下载次数等统计信息,另外,每台Storage Server都会定时向Tracker Server报告它向同组其他机器同步到的文件时间戳.当Tracker Server收到一台Storage Server发来的同步报告之后,他会依次找出该组中各个Storage Server被同步到的文件时间戳最小值,作为Storage Server的一个属性记录到内存中,根据上述情况FastDFS提供下面简单的解决方案:

1. 当客户端请求下载文件时,优先选择源Storage Server下载文件即可,这可以在Tracker Server的配置文件中进行设置,对应的参数名为download_server
2. 选择Storage Server的方式是轮流选择,当客户端询问Tracker Server有哪些Storage Server可以下载指定文件时,Tracker Server返回满足如下的四个条件之一

           a.该文件上传到的源Storage Server,文件直接上传到该服务器上的

           b.文件创建时间戳 < Storage Server被同步到的文件时间戳.这意味着当前文件已经被同步过来了

           c.文件创建时间戳 = Storage Server 被同步到的文件时间戳 并且 (当前时间-文件创建时间戳) > 一个文件同步需要完成需要的最大时间

          d.(当前时间-文件创建时间) > 文件同步延迟阈值,比如我们把阈值设置为一条,代表文件在一天之内肯定能完成同步

简而言之:就是所有的Storage Server都会向Stracker Server提交自己的状态信息和文件同步信息,当客户端来想Tracker发起下载请求时,Tracker Server会根据Storage Server提供的信息一定会返回给客户端一个 一定有完成同步的Storage Server的地址

 

6  FastDFS+Nginx实现文件服务器

 

6.1  FastDFS--tracker安装

 

6.1.1  下载

tracker和storage使用相同的安装包

下载地址：http://sourceforge.net/projects/FastDFS/ 或https://github.com/happyfish100/FastDFS（推荐

本教程下载：FastDFS_v5.05.tar.gz

6.1.2  FastDFS安装环境

   FastDFS是C语言开发，建议在linux上运行，本教程使用Centos6.4作为安装环境。

   安装FastDFS需要先将官网下载的源码进行编译，编译依赖gcc环境，如果没有gcc环境，需要安装gcc：yum install gcc-c++

6.1.3  安装libevent

FastDFS依赖libevent库，需要安装：

yum -y install libevent

6.1.4  安装libfastcommon

libfastcommon是FastDFS官方提供的，libfastcommon包含了FastDFS运行所需要的一些基础库。

将libfastcommonV1.0.7.tar.gz拷贝至/usr/local/下

cd /usr/local

tar -zxvf libfastcommonV1.0.7.tar.gz

cd libfastcommon-1.0.7

./make.sh

./make.sh install

注意：libfastcommon安装好后会自动将库文件拷贝至/usr/lib64下，由于FastDFS程序引用usr/lib目录所以需要将/usr/lib64下的库文件拷贝至/usr/lib下。

要拷贝的文件如下：

6.1.5  tracker编译安装

将FastDFS_v5.05.tar.gz拷贝至/usr/local/下

tar -zxvf FastDFS_v5.05.tar.gz

cd FastDFS

./make.sh

./make.sh install

安装成功将安装目录下的conf下的文件拷贝到/etc/fdfs/下。

6.1.6  配置

安装成功后进入/etc/fdfs目录：

拷贝一份新的tracker配置文件：

cp tracker.conf.sample tracker.conf

修改tracker.conf

vi tracker.conf

base_path=/home/yuqing/FastDFS  

改为：

base_path=/home/FastDFS

6.1.7  启动

/usr/bin/fdfs_trackerd /etc/fdfs/tracker.conf restart

启动的日志显示先停止5619进程（实际环境不是5619）再启动，如下图：

注意：如果没有显示上图要注意是否正常停止原有进程。

1. 设置开机自动启动。

[root@tracker FastDFS]# vim /etc/rc.d/rc.local

将运行命令行添加进文件：/usr/bin/fdfs_trackerd /etc/fdfs/tracker.conf restart

 

6.2  FastDFS--storage安装

 

6.2.1  安装libevent

同tracker安装

6.2.2  安装libfastcommon

同tracker安装。

6.2.3  storage编译安装

同tracker编译安装。

6.2.4  配置

安装成功后进入/etc/fdfs目录：

拷贝一份新的storage配置文件：

cp storage.conf.sample storage.conf

 

修改storage.conf

vi storage.conf

group_name=group1

base_path=/home/yuqing/FastDFS改为：base_path=/home/FastDFS

store_path0=/home/yuqing/FastDFS改为：store_path0=/home/FastDFS/fdfs_storage

#如果有多个挂载磁盘则定义多个store_path，如下

#store_path1=.....

#store_path2=......
tracker_server=192.168.101.3:22122   #配置tracker服务器:IP

#如果有多个则配置多个tracker

tracker_server=192.168.101.4:22122

6.2.5  启动

/usr/bin/fdfs_storaged /etc/fdfs/storage.conf restart

启动的日志显示先停止8931进程（实际环境不是8931）再启动，如下图：

注意：如果没有显示上图要注意是否正常停止原有进程。

1. 设置开机自动启动。

[root@storage1 FastDFS]# vim /etc/rc.d/rc.local

将运行命令行添加进文件：/usr/bin/fdfs_storaged /etc/fdfs/storage.conf restart

 

6.3  上传图片测试

 

6.3.1  通过Fast_test测试

FastDFS安装成功可通过/usr/bin/fdfs_test测试上传、下载等操作。

修改/etc/fdfs/client.conf

base_path=/home/fastdfs

tracker_server=192.168.101.3:22122

 

使用格式：

/usr/bin/fdfs_test 客户端配置文件地址  upload  上传文件

 

比如将/home下的图片上传到FastDFS中：

/usr/bin/fdfs_test /etc/fdfs/client.conf upload /home/tomcat.png

 

http://192.168.101.3/group1/M00/00/00/wKhlBVVY2M-AM_9DAAAT7-0xdqM485_big.png就是文件的下载路径。

对应storage服务器上的

/home/fastdfs/fdfs_storage/data/00/00/wKhlBVVY2M-AM_9DAAAT7-0xdqM485_big.png文件。

 

由于现在还没有和nginx整合无法使用http下载。

 

6.3.2  通过java Client API

完整的测试方法参考测试源代码。

public class FastdfsClientTest {

   

    //客户端配置文件

    public String conf_filename = "F:\\workspace_indigo\\fastdfsClient\\src\\cn\\itcast\\fastdfs\\cliennt\\fdfs_client.conf";

    //本地文件，要上传的文件

    public String local_filename = "F:\\develop\\upload\\linshiyaopinxinxi_20140423193847.xlsx";


//上传文件

    @Test

    public void testUpload() {

       

        for(int i=0;i<100;i++){


        try {

            ClientGlobal.init(conf_filename);


            TrackerClient tracker = new TrackerClient();

            TrackerServer trackerServer = tracker.getConnection();

            StorageServer storageServer = null;


            StorageClient storageClient = new StorageClient(trackerServer,

                    storageServer);

            NameValuePair nvp [] = new NameValuePair[]{

                    new NameValuePair("item_id", "100010"),

                    new NameValuePair("width", "80"),

                    new NameValuePair("height", "90")

            };

            String fileIds[] = storageClient.upload_file(local_filename, null,

                    nvp);


            System.out.println(fileIds.length);

            System.out.println("组名：" + fileIds[0]);

            System.out.println("路径: " + fileIds[1]);


        } catch (FileNotFoundException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (Exception e) {

           e.printStackTrace();

       }

        }

    }


}

6.4  FastDFS和Nginx整合

 

6.4.1  在Tracker上安装nginx

nginx的安装细节参考nginx文档。

在每个tracker上安装nginx，的主要目的是做负载均衡及实现高可用。如果只有一台tracker服务器可以不配置nginx

 

6.4.2  在Storage 上安装Nginx

6.4.2.1  FastDFS-nginx-module

将FastDFS-nginx-module_v1.16.tar.gz传至/usr/local/下

cd /usr/local

tar -zxvf FastDFS-nginx-module_v1.16.tar.gz

cd FastDFS-nginx-module/src

修改config文件将/usr/local/路径改为/usr/

 

将FastDFS-nginx-module/src下的mod_FastDFS.conf拷贝至/etc/fdfs/下

cp mod_FastDFS.conf /etc/fdfs/

 

并修改mod_FastDFS.conf的内容：

vi /etc/fdfs/mod_FastDFS.conf

base_path=/home/FastDFS

tracker_server=192.168.101.3:22122

#tracker_server=192.168.101.4:22122（多个tracker配置多行）

url_have_group_name=true           #url中包含group名称

store_path0=/home/FastDFS/fdfs_storage   #指定文件存储路径

 

将libfdfsclient.so拷贝至/usr/lib下

cp /usr/lib64/libfdfsclient.so /usr/lib/

 

创建nginx/client目录

mkdir -p /var/temp/nginx/client

 

6.4.2.2  nginx安装

 

添加FastDFS-nginx-module模块

 

./configure \

--prefix=/usr/local/nginx \

--pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \

--lock-path=/var/lock/nginx.lock \

--error-log-path=/var/log/nginx/error.log \

--http-log-path=/var/log/nginx/access.log \

--with-http_gzip_static_module \

--http-client-body-temp-path=/var/temp/nginx/client \

--http-proxy-temp-path=/var/temp/nginx/proxy \

--http-fastcgi-temp-path=/var/temp/nginx/fastcgi \

--http-uwsgi-temp-path=/var/temp/nginx/uwsgi \

--http-scgi-temp-path=/var/temp/nginx/scgi \

--add-module=/root/fastdfs-nginx-module/src

 

make

make install

 

6.4.2.3  nginx配置文件

新建一个nginx配置文件nginx-fdfs.conf.

添加server:

server {

        listen       80;

        server_name  192.168.101.3;

 

        location /group1/M00/{

                #root /home/FastDFS/fdfs_storage/data;

                ngx_fastdfs_module;

        }

}

说明：

server_name指定本机ip

location /group1/M00/：group1为nginx 服务FastDFS的分组名称，M00是FastDFS自动生成编号，对应store_path0=/home/FastDFS/fdfs_storage，如果FastDFS定义store_path1，这里就是M01

 

6.4.3  测试

通过java客户端上传文件，使用浏览器访问，比如访问上传图片测试的文件：

 

访问storage：

http://192.168.101.3/group1/M00/00/00/wKhlBVVY2M-AM_9DAAAT7-0xdqM485_big.png

 

6.5  附录

6.5.1  tracker.conf

1 基本配置

disable

#func：配置是否生效

#valu：true、false

disable=false

bind_addr

#func：绑定IP

#valu：IP地址

bind_addr=192.168.6.102

port

#func：服务端口

#valu：端口整数值

port=22122

connect_timeout

#func：连接超时

#valu：秒单位正整数值

connect_timeout=30

network_timeout

#func：网络超时

#valu：秒单位正整数值

network_timeout=60

base_path

#func：Tracker数据/日志目录地址

#valu：路径

base_path=/home/michael/fdfs/base4tracker

max_connections

#func：最大连接数

#valu：正整数值

max_connections=256

work_threads

#func：线程数，通常设置CPU数

#valu：正整数值

work_threads=4

store_lookup

#func：上传文件的选组方式。

#valu：0、1或2。

# 0：表示轮询

# 1：表示指定组

# 2：表示存储负载均衡（选择剩余空间最大的组）

store_lookup=2

store_group

#func：指定上传的组，如果在应用层指定了具体的组，那么这个参数将不会起效。另外如果store_lookup如果是0或2，则此参数无效。

#valu：group1等

store_group=group1

store_server

#func：上传服务器的选择方式。(一个文件被上传后，这个storage server就相当于这个文件的storage server源，会对同组的storage server推送这个文件达到同步效果)

#valu：0、1或2

# 0: 轮询方式（默认）

# 1: 根据ip 地址进行排序选择第一个服务器（IP地址最小者）

# 2: 根据优先级进行排序（上传优先级由storage server来设置，参数名为upload_priority），优先级值越小优先级越高。

store_server=0

store_path

#func：上传路径的选择方式。storage server可以有多个存放文件的base path（可以理解为多个磁盘）。

#valu：

# 0: 轮流方式，多个目录依次存放文件

# 2: 存储负载均衡。选择剩余空间最大的目录存放文件（注意：剩余磁盘空间是动态的，因此存储到的目录或磁盘可能也是变化的）

store_path=0

download_server

#func：下载服务器的选择方式。

#valu：

# 0：轮询（默认）

# 1：IP最小者

# 2：优先级排序（值最小的，优先级最高。）

download_server=0

reserved_storage_space

#func：保留空间值。如果某个组中的某个服务器的剩余自由空间小于设定值，则文件不会被上传到这个组。

#valu：

# G or g for gigabyte

# M or m for megabyte

# K or k for kilobyte

reserved_storage_space=1GB

log_level

#func：日志级别

#valu：

# emerg for emergency

# alert

# crit for critical

# error

# warn for warning

# notice

# info for information

# debug for debugging

log_level=info

run_by_group / run_by_user

#func：指定运行该程序的用户组

#valu：用户组名或空

run_by_group=

 

#func：

#valu：

run_by_user=

allow_hosts

#func：可以连接到tracker server的ip范围。可设定多个值。

#valu

allow_hosts=

check_active_interval

#func：检测 storage server 存活的时间隔，单位为秒。

#      storage server定期向tracker server 发心跳，

#      如果tracker server在一个check_active_interval内还没有收到storage server的一次心跳，

#      那边将认为该storage server已经下线。所以本参数值必须大于storage server配置的心跳时间间隔。

#      通常配置为storage server心跳时间间隔的2倍或3倍。

check_active_interval=120

thread_stack_size

#func：设定线程栈的大小。 线程栈越大，一个线程占用的系统资源就越多。

#      如果要启动更多的线程（V1.x对应的参数为max_connections，V2.0为work_threads），可以适当降低本参数值。

#valu：如64KB，默认值为64，tracker server线程栈不应小于64KB

thread_stack_size=64KB

storage_ip_changed_auto_adjust

#func：这个参数控制当storage server IP地址改变时，集群是否自动调整。注：只有在storage server进程重启时才完成自动调整。

#valu：true或false

storage_ip_changed_auto_adjust=true

2 同步

storage_sync_file_max_delay

#func：同组storage服务器之间同步的最大延迟时间。存储服务器之间同步文件的最大延迟时间，根据实际情况进行调整

#valu：秒为单位，默认值为1天（24*3600）

#sinc：v2.0

storage_sync_file_max_delay=86400

storage_sync_file_max_time

#func：存储服务器同步一个文件需要消耗的最大时间，缺省为300s，即5分钟。

#sinc：v2.0

storage_sync_file_max_time=300

sync_log_buff_interval

#func：同步或刷新日志信息到硬盘的时间间隔。注意：tracker server 的日志不是时时写硬盘的，而是先写内存。

#valu：以秒为单位

sync_log_buff_interval=10

3 trunk 和 slot

#func：是否使用trunk文件来存储几个小文件

#valu：true或false

#sinc：v3.0

use_trunk_file=false

 

#func：最小slot大小

#valu：<= 4KB，默认为256字节

#sinc：v3.0

slot_min_size=256

 

#func：最大slot大小

#valu：>= slot_min_size，当小于这个值的时候就存储到trunk file中。默认为16MB。

#sinc：v3.0

slot_max_size=16MB

 

#func：trunk file的size

#valu：>= 4MB，默认为64MB

#sinc：v3.0

trunk_file_size=64MB

4 HTTP 相关

是否启用 HTTP

#func：HTTP是否生效

#valu：true或false

http.disabled=false

HTTP 服务器端口号

#func：tracker server上的http port

#valu：

#note：只有http.disabled=false时才生效

http.server_port=7271

检查Storage存活状态的间隔时间（心跳检测）

#func：检查storage http server存活的间隔时间

#valu：单位为秒

#note：只有http.disabled=false时才生效

http.check_alive_interval=30

心跳检测使用的协议方式

#func：检查storage http server存活的方式

#valu：

# tcp：连接到storage server的http端口，不进行request和response。

# http：storage check alive url must return http status 200.

#note：只有http.disabled=false时才生效

http.check_alive_type=tcp

检查 Storage 状态的 URI

#func：检查storage http server是否alive的uri/url

#note：只有http.disabled=false时才生效

http.check_alive_uri=/status.html