一、常见的分布式存储系统
目前我们使用的分布式存储方面的应用均是有google的几篇论文演化出来的，下面就是这几篇论文所出现的架构：
Google File System（大规模分散文件系统） ：用于分布式存储
MapReduce （大规模分散FrameWork） ：用于分布式计算
BigTable（大规模分散数据库） ：用于列式数据库
Chubby（分散锁服务）
1、GFS（Google File System）
Google公司为了满足本公司需求而开发的基于Linux的专有分布式文件系统。。尽管Google公布了该系统的一些技术细节，但Google并没有将该系统的软件部分作为开源软件发布。 下面分布式文件系统都是类 GFS的产品。
2、HDFS
Hadoop 实现了一个分布式文件系统（Hadoop Distributed File System），简称HDFS。 Hadoop是Apache Lucene创始人Doug Cutting开发的使用广泛的文本搜索库。它起源于Apache Nutch，后者是一个开源的网络搜索引擎，本身也是Luene项目的一部分。Aapche Hadoop架构是MapReduce算法的一种开源应用，是Google开创其帝国的重要基石。
3、Ceph
是加州大学圣克鲁兹分校的Sage weil攻读博士时开发的分布式文件系统。并使用Ceph完成了他的论文。 说 ceph 性能最高，C++编写的代码，支持Fuse，并且没有单点故障依赖， 于是下载安装， 由于 ceph 使用 btrfs 文件系统， 而btrfs 文件系统需要 Linux 2.6.34 以上的内核才支持。 可是ceph太不成熟了，它基于的btrfs本身就不成熟，它的官方网站上也明确指出不要把ceph用在生产环境中。
4、Lustre
Lustre是一个大规模的、安全可靠的，具备高可用性的集群文件系统，它是由甲骨文公司开发和维护的。 该项目主要的目的就是开发下一代的集群文件系统，可以支持超过10000个节点，数以PB的数据量存储系统。 目前Lustre已经运用在一些领域，例如HP SFS产品等。
5、MogileFS
由memcahed的开发公司danga一款perl开发的产品，目前国内使用mogielFS的有图片托管网站yupoo等。 MogileFS是一套高效的文件自动备份组件，由Six Apart开发，广泛应用在包括LiveJournal等web2.0站点上。
MogileFS由3个部分组成：
第1个部分是server端，包括mogilefsd和mogstored两个程序。前者即是 mogilefsd的tracker，它将一些全局信息保存在数据库里，例如站点domain,class,host等。后者即是存储节点(store node)，它其实是个HTTP Daemon，默认侦听在7500端口，接受客户端的文件备份请求。在安装完后，要运行mogadm工具将所有的store node注册到mogilefsd的数据库里，mogilefsd会对这些节点进行管理和监控。
第2个部分是utils（工具集），主要是MogileFS的一些管理工具，例如mogadm等。
第3个部分是客户端API，目前只有Perl API(MogileFS.pm)、PHP，用这个模块可以编写客户端程序，实现文件的备份管理功能。
6、MooseFS
支持FUSE，相对比较轻量级，对master服务器有单点依赖，用perl编写，性能相对较差，国内用的人比较多。
7、FastDFS
是一款类似Google FS的开源分布式文件系统，是纯C语言开发的。 FastDFS是一个开源的轻量级分布式文件系统，它对文件进行管理，功能包括：文件存储、文件同步、文件访问（文件上传、文件下载）等，解决了大容量存储和负载均衡的问题。特别适合以文件为载体的在线服务，如相册网站、视频网站等等。
8、TFS
TFS（Taobao !FileSystem）是一个高可扩展、高可用、高性能、面向互联网服务的分布式文件系统，主要针对海量的非结构化数据，它构筑在普通的Linux机器 集群上，可为外部提供高可靠和高并发的存储访问。TFS为淘宝提供海量小文件存储，通常文件大小不超过1M，满足了淘宝对小文件存储的需求，被广泛地应用 在淘宝各项应用中。它采用了HA架构和平滑扩容，保证了整个文件系统的可用性和扩展性。同时扁平化的数据组织结构，可将文件名映射到文件的物理地址，简化 了文件的访问流程，一定程度上为TFS提供了良好的读写性能。
9、GridFS文件系统
MongoDB是一种知名的NoSql数据库，GridFS是MongoDB的一个内置功能，它提供一组文件操作的API以利用MongoDB存储文件，GridFS的基本原理是将文件保存在两个Collection中，一个保存文件索引，一个保存文件内容，文件内容按一定大小分成若干块，每一块存在一个Document中，这种方法不仅提供了文件存储，还提供了对文件相关的一些附加属性（比如MD5值，文件名等等）的存储。文件在GridFS中会按4MB为单位进行分块存储。
二、MogileFS
1、MogileFS的特性
应用层提供服务，不需要使用核心组件
无单点（tracker（跟踪点）mogstore（存储节点）database（MySQL））
自动文件复制：复制的最小单位不是文件，而是class
传输中立：无特殊协议，可以通过NFS或HTTP实现通信
简单的命名空间：没有目录，直接存在存储空间上，通过域来实现
不共享任何数据：
2、Mogilefs基本原理
MogileFS是一个开源的分布式文件系统，用于组建分布式文件集群，由LiveJournal旗下DangaInteractive公司开发，Danga团队开发了包括 Memcached、MogileFS、Perlbal等不错的开源项目：(注：Perlbal是一个强大的Perl写的反向代理服务器)。其主要特性包括：应用层的组件、无单点故障、自动文件复制、具有比RAID更好的可靠性、无需RAID支持等……核心角色如下：
Tracker节点：借助数据库保存各节点文件的元数据信息，保存每个域中所有键的存储位置分布,方便检索定位数据位置的同时监控各节点，告诉客户端存储区位置并指挥storage节点复制数据副本，进程名为mogilefsd(7001)。
Database节点：数据库用来存放MogileFS的元数据 (命名空间, 和文件在哪里). 这应该设置一个高可用性(HA)的环境以防止单点失败。
Storage节点：实际文件存放的地方. 存储节点是一个HTTP服务器，用来做 删除，存放等事情，任何WebDAV服务器都可以，将指定域中的键转换为其特有的文件名存储在指定的设备文件中，转换后的文件名为值，storage节点自动维护键值的对应关系，storage节点前端可以使用nginx进行反向代理，但需要安装nginx-mogilefs-module-master模块进行名称转换，进程名mogstored(7501),perbal(7500)。
Domain：一个域中的键值是惟一的，一个MogileFS可以有多个域，域可以用来存储不同应用类型的数据的容器。
Host：每一个存储节点称为一个主机，一个主机上可以有多个存储设备(单独的硬盘)，每个设备都有ID号，Domain+Fid用来定位文件。
Class:复制最小单位,文件属性管理，定义文件存储在不同设备上份数。
三、集群部署
1、集群架构
2、服务器IP配置情况
| 名称 |
hostname | IP | 安装软件 |
系统 |
| 反向代理 | nginx | 192.168.0.9 | nginx | CentOS 6.4 X86 |
| tracker/storage节点 | node1 | 192.168.0.10 | mogilefs |
CentOS 6.4 X86 |
| tracker/storage节点 | node2 | 192.168.0.11 | mogilefs | CentOS 6.4 X86 |
| tracker/storage节点 | node3 | 192.168.0.12 | mogilefs | CentOS 6.4 X86 |
| database节点 |
mysql | 192.168.0.13 | mysql | CentOS 6.4 X86 |
四、集群软件安装
1、数据库授权
mysql-server的安装我这里不再介绍，我这里是使用的Yum进行安装的。
mysql> grant all privileges on *.* to 'root'@'192.168.%.%'; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> grant all on mogilefs.* to 'moguser'@'192.168.%.%' identified by 'mogpass'; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> flush privileges; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
2、node1节点安装mogilefs
正常情况下我们可以通过perl进行安装，这里我们为了简便准备了rpm包，大家可以通过附件下载我准备好的rpm安装包。
MogileFS-Server-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Server-mogilefsd-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Server-mogstored-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Utils-2.19-1.el6.noarch.rpm perl-MogileFS-Client-1.14-1.el6.noarch.rpm perl-Net-Netmask-1.9015-8.el6.noarch.rpm perl-Perlbal-1.78-1.el6.noarch.rpm
yum install *.rpm perl-IO-AIO -y
3、数据库初始化
可以通过mogdbsetup -h查看使用帮助，默认选项的可以不用填写
mogdbsetup --dbhost=192.168.0.13 --dbuser=moguser --dbpass=mogpass --yes
初始化成功之后，可以登陆数据库查看是否生成了表格
mysql> use mogilefs Reading table information for completion of table and column names You can turn off this feature to get a quicker startup with -A Database changed mysql> show tables; +----------------------+ | Tables_in_mogilefs | +----------------------+ | checksum | | class | | device | | domain | | file | | file_on | | file_on_corrupt | | file_to_delete | | file_to_delete2 | | file_to_delete_later | | file_to_queue | | file_to_replicate | | fsck_log | | host | | server_settings | | tempfile | | unreachable_fids | +----------------------+ 17 rows in set (0.00 sec)
4、配置teacker服务
# cat /etc/mogilefs/mogilefsd.conf
daemonize = 1 #是否以守护进程运行 pidfile = /var/run/mogilefsd/mogilefsd.pid db_dsn = DBI:mysql:mogilefs:host=192.168.0.13 #定义数据库名及主机 db_user = moguser #数据库用户名 db_pass = mogpass #数据库用户密码 listen = 0.0.0.0:7001 #监听地址 conf_port = 7001 query_jobs = 10 delete_jobs = 1 replicate_jobs = 5 reaper_jobs = 1
到目前为止，tracker服务配置就算完成了，现在就可以启动tracker服务了，下面我们配置存储服务。
5、mogstored配置
# cat /etc/mogilefs/mogstored.conf
maxconns = 10000 httplisten = 0.0.0.0:7500 mgmtlisten = 0.0.0.0:7501 #管理接口，和tracker交互 docroot = /mogdata #数据存放目录，一般是新磁盘挂在目录
创建好/mogdata目录，并设定好权限，就可以启动mogstored服务了。
6、node2、node3的配置
在这里我就不写代码了，node2、node3的配置和node1的配置一模一样，只是不要对数据库进行初始化了，只需安装并且配置tracker和storge就可以了。
然后启动服务
service mogstored start service mogilefsd start
所有配置好之后要通过netstat -tlnp查看一下服务是否正确启动起来了。
7、增加节点
我们可以通过命令mogadm -h查看命令的帮助，可以随便选择一个tracker上面进行操作，因为所以的tracker连接的数据库都是一个，所以哪个上面操作效果都是一样的，我们选择node1节点进行操作。
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 host add node1 --ip=192.168.0.10 --status=alive mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 host add node2 --ip=192.168.0.11 --status=alive mogadm --trackers=192.168.0.12:7001 host add node3 --ip=192.168.0.12 --status=alive
查看添加的host
# mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 host list
node1 [1]: alive IP: 192.168.0.10:7500 node2 [2]: alive IP: 192.168.0.11:7500 node3 [3]: alive IP: 192.168.0.12:7500
可以看到我们都已经添加上了。
8、添加设备
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device add node1 1 mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device add node2 2 mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device add node3 3
添加设备时所使用的设备ID号必须要/mogdata中的dev编号一致查看添加的设备
# mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device list
node1 [1]: alive used(G) free(G) total(G) weight(%) dev1: alive 0.000 0.000 0.000 100 node2 [2]: alive used(G) free(G) total(G) weight(%) dev2: alive 0.000 0.000 0.000 100 node3 [3]: alive used(G) free(G) total(G) weight(%) dev3: alive 0.000 0.000 0.000 100
我们可以看到dev1、dev2、dev3的可以空间都为0，那是因为我们还有没有创建，下面我们分别在node1、node2、node3节点的存储目录/mogdata下面创建dev1、dev2、dev3，并设定好属主属组权限，然后重启modstored服务，然后我们在查看添加的设备情况。
node1 [1]: alive used(G) free(G) total(G) weight(%) dev1: alive 1.079 15.307 16.386 100 node2 [2]: alive used(G) free(G) total(G) weight(%) dev2: alive 0.800 15.586 16.386 100 node3 [3]: alive used(G) free(G) total(G) weight(%) dev3: alive 0.804 15.582 16.386 100
状态检查
# mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 check
Checking trackers... 192.168.0.10:7001 ... OK Checking hosts... [ 1] node1 ... OK [ 2] node2 ... OK [ 3] node3 ... OK Checking devices... host device size(G) used(G) free(G) use% ob state I/O% ---- ------------ ---------- ---------- ---------- ------ ---------- ----- [ 1] dev1 16.387 1.079 15.307 6.59% writeable N/A [ 2] dev2 16.387 0.801 15.586 4.89% writeable N/A [ 3] dev3 16.387 0.804 15.582 4.91% writeable N/A ---- ------------ ---------- ---------- ---------- ------ total: 49.160 2.685 46.475 5.46%
9、添加domain
mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain add files mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain add images mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain add html
查看domain信息
# mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain list
domain class mindevcount replpolicy hashtype -------------------- -------------------- ------------- ------------ ------- files default 2 MultipleHosts() NONE html default 2 MultipleHosts() NONE images default 2 MultipleHosts() NONE
10、上传文件
mogupload --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=html --key='issue.html' --file='/etc/issue' mogupload --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=files --key='fstab' --file='/etc/fstab' mogupload --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=images --key='pass.jpg' --file='/etc/passwd'
查看是否上传成功
# mogfileinfo --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=html --key='issue.html'
- file: issue.html class: default devcount: 2 domain: html fid: 7 key: issue.html length: 47 - http://192.168.0.11:7500/dev2/0/000/000/0000000007.fid - http://192.168.0.10:7500/dev1/0/000/000/0000000007.fid
mogfileinfo --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=images --key='pass.jpg'
- file: pass.jpg class: default devcount: 2 domain: images fid: 9 key: pass.jpg length: 901 - http://192.168.0.12:7500/dev3/0/000/000/0000000009.fid - http://192.168.0.11:7500/dev2/0/000/000/0000000009.fid
查看存储结果
# mogstats --config=/etc/mogilefs/mogilefsd.conf
验证结果
这里只展示了文件的演示，图片等其他都是可以显示的，我这里不再贴图，下面查看一下我们的存储目录是什么结构
五、配置nginx反向代理
1、安装nginx
groupadd -r nginx useradd -r -g nginx nginx wget http://nginx.org/download/nginx-1.8.0.tar.gz tar xf nginx-1.8.0.tar.gz wget http://www.grid.net.ru/nginx/download/nginx_mogilefs_module-1.0.4.zip unzip nginx_mogilefs_module-1.0.4.zip cd nginx-1.8.0
./configure \ --prefix=/usr \ --sbin-path=/usr/sbin/nginx \ --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf \ --error-log-path=/var/log/nginx/error.log \ --http-log-path=/var/log/nginx/access.log \ --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \ --lock-path=/var/lock/nginx.lock \ --user=nginx \ --group=nginx \ --with-http_ssl_module \ --with-http_flv_module \ --with-http_stub_status_module \ --with-http_gzip_static_module \ --http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client/ \ --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ \ --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ \ --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi \ --http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi \ --with-pcre \ --with-debug \ --add-module=/root/nginx_mogilefs_module-1.0.4
make make install
2、提供启动脚本
#!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig: - 85 15
# description: Nginx is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse \
# proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config: /etc/nginx/nginx.conf
# config: /etc/sysconfig/nginx
# pidfile: /var/run/nginx.pid
# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions
# Source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network
# Check that networking is up.
[ "$NETWORKING" = "no" ] && exit 0
nginx="/usr/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)
NGINX_CONF_FILE="/etc/nginx/nginx.conf"
[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx
lockfile=/var/lock/subsys/nginx
make_dirs() {
# make required directories
user=`nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:" | sed 's/[^*]*--user=\([^ ]*\).*/\1/g' -`
options=`$nginx -V 2>&1 | grep 'configure arguments:'`
for opt in $options; do
if [ `echo $opt | grep '.*-temp-path'` ]; then
value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`
if [ ! -d "$value" ]; then
# echo "creating" $value
mkdir -p $value && chown -R $user $value
fi
fi
done
}
start() {
[ -x $nginx ] || exit 5
[ -f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6
make_dirs
echo -n $"Starting $prog: "
daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE
retval=$?
echo
[ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
return $retval
}
stop() {
echo -n $"Stopping $prog: "
killproc $prog -QUIT
retval=$?
echo
[ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
return $retval
}
restart() {
configtest || return $?
stop
sleep 1
start
}
reload() {
configtest || return $?
echo -n $"Reloading $prog: "
killproc $nginx -HUP
RETVAL=$?
echo
}
force_reload() {
restart
}
configtest() {
$nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}
rh_status() {
status $prog
}
rh_status_q() {
rh_status >/dev/null 2>&1
}
case "$1" in
start)
rh_status_q && exit 0
$1
;;
stop)
rh_status_q || exit 0
$1
;;
restart|configtest)
$1
;;
reload)
rh_status_q || exit 7
$1
;;
force-reload)
force_reload
;;
status)
rh_status
;;
condrestart|try-restart)
rh_status_q || exit 0
;;
*)
echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|reload|configtest}"
exit 2
esac
chmod +x /etc/init.d/nginx chkconfig nginx on
3、配置nginx
具体配置参数可以查找官方文档，我这里只是贴出一个事例
文档地址：http://www.grid.net.ru/nginx/mogilefs.en.html
# cat /etc/nginx/nginx.conf
worker_processes 1;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include mime.types;
default_type application/octet-stream;
sendfile on;
keepalive_timeout 65;
upstream trackers {
server 192.168.0.10:7001;
server 192.168.0.11:7001;
server 192.168.0.12:7001;
}
server {
listen 80;
location ~* /images/ {
mogilefs_tracker trackers;
mogilefs_domain images;
mogilefs_pass {
proxy_pass $mogilefs_path;
proxy_hide_header Content-Type;
proxy_buffering off;
}
}
location ~* /html/ {
mogilefs_tracker trackers;
mogilefs_domain html;
mogilefs_pass {
proxy_pass $mogilefs_path;
proxy_hide_header Content-Type;
proxy_buffering off;
}
}
location ~* /files/ {
mogilefs_tracker trackers;
mogilefs_domain files;
mogilefs_methods GET PUT DELETE; #可以设定对文件的操作方法
mogilefs_pass {
proxy_pass $mogilefs_path;
proxy_hide_header Content-Type;
proxy_buffering off;
}
}
}
}
然后测试我们前面上传的三个文件，
到此之后呢，我们可以开发上传文件的程序，和tracker的API进行对接。
附录
我们知道在每个domain下面都会有一个class，不特定设置的话都是默认的，如下
# mogadm class list
可以看到files和html都是使用的默认的类，每个文件保存两份(mindevcount)，images的类是我后来添加的，添加方法可以查看# mogadm class add -h，我添加命令如下
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class0 --mindevcount=4 mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class1 --mindevcount=4 mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class2 --mindevcount=4 mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class3 --mindevcount=4
具体文件上传的时候可以在原有的基础上面添加--class来说明放到哪个class下面