常见开源分布式存储系统

系统整体对比

对比说明

/文件系统

TFS

FastDFS

MogileFS

MooseFS

GlusterFS

Ceph

开发语言

C++

C

Perl

C

C

C++

开源协议

GPL V2

GPL V3

GPL

GPL V3

GPL V3

LGPL

数据存储方式

文件/Trunk

文件

文件/

对象/文件/块

集群节点通信协议

私有协议(TCP

私有协议(TCP

HTTP

私有协议(TCP

私有协议(TCP)/ RDAM(远程直接访问内存)

私有协议(TCP

专用元数据存储点

占用NS

占用DB

占用MFS

占用MDS

在线扩容

支持

支持

支持

支持

支持

支持

冗余备份

支持

支持

-

支持

支持

支持

单点故障

存在

不存在

存在

存在

不存在

存在

跨集群同步

支持

部分支持

-

-

支持

不适用

易用性

安装复杂,官方文档少

安装简单,社区相对活跃

-

安装简单,官方文档多

安装简单,官方文档专业化

安装简单,官方文档专业化

适用场景

跨集群的小文件

单集群的中小文件

-

单集群的大中文件

跨集群云存储

单集群的大中小文件

开源协议说明

GPL:不允许修改后和衍生的代码做为闭源的商业软件发布和销售,修改后该软件产品必须也采用GPL协议;

GPLV2:修改文本的整体就必须按照GPL流通,不仅该修改文本的源码必须向社 会公开,而且对于这种修改文本的流通不准许附加修改者自己作出的限制;

GPLV3:要求用户公布修改的源代码,还要求公布相关硬件;LGPL:更宽松的GPL

TFS

TFS(Taobao File System)是由淘宝开发的一个分布式文件系统,其内部经过特殊的优化处理,适用于海量的小文件存储,目前已经对外开源;

TFS采用自有的文件系统格式存储,因此需要专用的API接口去访问,目前官方提供的客户端版本有:C++/JAVA/PHP


§ 特性

1)在TFS文件系统中,NameServer负责管理文件元数据,通过HA机制实现主备热切换,由于所有元数据都是在内存中,其处理效率非常高效,系统架构也非常简单,管理也很方便;

2)TFS的DataServer作为分部署数据存储节点,同时也具备负载均衡和冗余备份的功能,由于采用自有的文件系统,对小文件会采取合并策略,减少数据碎片,从而提升IO性能;

3)TFS将元数据信息(BlockID、FileID)直接映射至文件名中,这一设计大大降低了存储元数据的内存空间;

§ 优点

1)针对小文件量身定做,随机IO性能比较高;

2)支持在线扩容机制,增强系统的可扩展性;

3)实现了软RAID,增强系统的并发处理能力及数据容错恢复能力;

4)支持主备热倒换,提升系统的可用性;

5)支持主从集群部署,其中从集群主要提供读/备功能;

§ 缺点

1)TFS只对小文件做优化,不适合大文件的存储;

2)不支持POSIX通用接口访问,通用性较低;

3)不支持自定义目录结构,及文件权限控制;

4)通过API下载,存在单点的性能瓶颈;

5)官方文档非常少,学习成本高;

§ 应用场景

1)多集群部署的应用

2)存储后基本不做改动

3)海量小型文件

根据目前官方提供的材料,对单个集群节点,存储节点在1000台以内可以良好工作,如存储节点扩大可能会出现NameServer的性能瓶颈,目前淘宝线上部署容量已达到1800TB规模(2009年数据)

§ 安装及使用

·   安装指导

·   TFS_配置使用

 

 源代码路径http://code.taobao.org/p/tfs/src/

 

 参考

 http://rdc.taobao.com/blog/cs/?p=128

 http://elf8848.iteye.com/blog/1724423

 http://baike.baidu.com/view/1030880.htm

 http://blog.yunnotes.net/index.php/install_document_for_tfs/

 

FastDFS

FastDFS是国人开发的一款分布式文件系统,目前社区比较活跃。如上图所示系统中存在三种节点:Client、Tracker、Storage,在底层存储上通过逻辑的分组概念,使得通过在同组内配置多个Storage,从而实现软RAID10,提升并发IO的性能、简单负载均衡及数据的冗余备份;同时通过线性的添加新的逻辑存储组,从容实现存储容量的线性扩容。

文件下载上,除了支持通过API方式,目前还提供了apache和nginx的插件支持,同时也可以不使用对应的插件,直接以Web静态资源方式对外提供下载。

目前FastDFS(V4.x)代码量大概6w多行,内部的网络模型使用比较成熟的libevent三方库,具备高并发的处理能力。

§特性

1)在上述介绍中Tracker服务器是整个系统的核心枢纽,其完成了访问调度(负载均衡),监控管理Storage服务器,由此可见Tracker的作用至关重要,也就增加了系统的单点故障,为此FastDFS支持多个备用的Tracker,虽然实际测试发现备用Tracker运行不是非常完美,但还是能保证系统可用。

2)在文件同步上,只有同组的Storage才做同步,由文件所在的源Storage服务器push至其它Storage服务器,目前同步是采用Binlog方式实现,由于目前底层对同步后的文件不做正确性校验,因此这种同步方式仅适用单个集群点的局部内部网络,如果在公网上使用,肯定会出现损坏文件的情况,需要自行添加文件校验机制。

3)支持主从文件,非常适合存在关联关系的图片,在存储方式上,FastDFS在主从文件ID上做取巧,完成了关联关系的存储。

§优点

1)系统无需支持POSIX(可移植操作系统),降低了系统的复杂度,处理效率更高

2)支持在线扩容机制,增强系统的可扩展性

3)实现了软RAID,增强系统的并发处理能力及数据容错恢复能力

4)支持主从文件,支持自定义扩展名

5)主备Tracker服务,增强系统的可用性

§缺点

1)不支持断点续传,对大文件将是噩梦(FastDFS不适合大文件存储)

2)不支持POSIX通用接口访问,通用性较低

3)对跨公网的文件同步,存在较大延迟,需要应用做相应的容错策略

4)同步机制不支持文件正确性校验,降低了系统的可用性

5)通过API下载,存在单点的性能瓶颈

§应用场景

1)单集群部署的应用

2)存储后基本不做改动

3)小中型文件根据

目前官方提供的材料,现有的使用FastDFS系统存储容量已经达到900T,物理机器已经达到100台(50个组)


 安装指导_FastDFS

 

 源码路径:https://github.com/happyfish100/fastdfs

§参考

 https://code.google.com/p/fastdfs/ 

 http://bbs.chinaunix.net/forum-240-1.html

 http://portal.ucweb.local/docz/spec/platform/datastore/fastdfs

 

MooseFS

MooseFS是一个高可用的故障容错分布式文件系统,它支持通过FUSE方式将文件挂载操作,同时其提供的web管理界面非常方便查看当前的文件存储状态。

§特性

1)从下图中我们可以看到MooseFS文件系统由四部分组成:Managing Server 、Data Server 、Metadata Backup Server 及Client

2)其中所有的元数据都是由Managing Server管理,为了提高整个系统的可用性,MetadataBackup Server记录文件元数据操作日志,用于数据的及时恢复

3)Data Server可以分布式部署,存储的数据是以块的方式分布至各存储节点的,因此提升了系统的整体性能,同时Data Server提供了冗余备份的能力,提升系统的可靠性

4)Client通过FUSE方式挂载,提供了类似POSIX的访问方式,从而降低了Client端的开发难度,增强系统的通用性


§元数据服务器(master):负责各个数据存储服务器的管理,文件读写调度,文件空间回收以及恢复

§元数据日志服务器(metalogger):负责备份master服务器的变化日志文件,以便于在master server出问题的时候接替其进行工作

§数据存储服务器(chunkserver):数据实际存储的地方,由多个物理服务器组成,负责连接管理服务器,听从管理服务器调度,提供存储空间,并为客户提供数据传输;多节点拷贝;在数据存储目录,看不见实际的数据


§优点

1)部署安装非常简单,管理方便

2)支持在线扩容机制,增强系统的可扩展性

3)实现了软RAID,增强系统的 并发处理能力及数据容错恢复能力

4)数据恢复比较容易,增强系统的可用性5)有回收站功能,方便业务定制

§缺点

1)存在单点性能瓶颈及单点故障

2)MFS Master节点很消耗内存

3)对于小于64KB的文件,存储利用率较低

§应用场景

1)单集群部署的应用

2)中、大型文件

§参考

 http://portal.ucweb.local/docz/spec/platform/datastore/moosefsh 

 http://www.moosefs.org/ 

 http://sourceforge.net/projects/moosefs/?source=directory

 

GlusterFS

GlusterFS是Red Hat旗下的一款开源分布式文件系统,它具备高扩展、高可用及高性能等特性,由于其无元数据服务器的设计,使其真正实现了线性的扩展能力,使存储总容量可轻松达到PB级别,支持数千客户端并发访问;对跨集群,其强大的Geo-Replication可以实现集群间数据镜像,而且是支持链式复制,这非常适用于垮集群的应用场景

§特性

1)目前GlusterFS支持FUSE方式挂载,可以通过标准的NFS/SMB/CIFS协议像访问本体文件一样访问文件系统,同时其也支持HTTP/FTP/GlusterFS访问,同时最新版本支持接入Amazon的AWS系统

2)GlusterFS系统通过基于SSH的命令行管理界面,可以远程添加、删除存储节点,也可以监控当前存储节点的使用状态

3)GlusterFS支持集群节点中存储虚拟卷的扩容动态扩容;同时在分布式冗余模式下,具备自愈管理功能,在Geo冗余模式下,文件支持断点续传、异步传输及增量传送等特点

 

§优点

1)系统支持POSIX(可移植操作系统),支持FUSE挂载通过多种协议访问,通用性比较高

2)支持在线扩容机制,增强系统的可扩展性

3)实现了软RAID,增强系统的 并发处理能力及数据容错恢复能力

4)强大的命令行管理,降低学习、部署成本

5)支持整个集群镜像拷贝,方便根据业务压力,增加集群节点

6)官方资料文档专业化,该文件系统由Red Hat企业级做维护,版本质量有保障

§缺点

1)通用性越强,其跨越的层次就越多,影响其IO处理效率

2)频繁读写下,会产生垃圾文件,占用磁盘空间

§应用场景

1)多集群部署的应用

2)中大型文件根据目前官方提供的材料,现有的使用GlusterFS系统存储容量可轻松达到PB

§术语:

brick:分配到卷上的文件系统块;

client:挂载卷,并对外提供服务;

server:实际文件存储的地方;

subvolume:被转换过的文件系统块;

volume:最终转换后的文件系统卷。

§参考

  http://www.gluster.org/

  http://www.gluster.org/wp-content/uploads/2012/05/Gluster_File_System-3.3.0-Administration_Guide-en-US.pdf

  http://blog.csdn.net/liuben/article/details/6284551

 

Ceph

Ceph是一个可以按对象/块/文件方式存储的开源分布式文件系统,其设计之初,就将单点故障作为首先要解决的问题,因此该系统具备高可用性、高性能及可扩展等特点。该文件系统支持目前还处于试验阶段的高性能文件系统BTRFS(B-Tree文件系统),同时支持按OSD方式存储,因此其性能是很卓越的, 因为该系统处于试商用阶段,需谨慎引入到生产环境

§特性

1)Ceph底层存储是基于RADOS(可靠的、自动的分布式对象存储),它提供了LIBRADOS/RADOSGW/RBD/CEPHFS方式访问底层的存储系统,如下图所示

2)通过FUSE,Ceph支持类似的POSIX访问方式;Ceph分布式系统中最关键的MDS节点是可以部署多台,无单点故障的问题,且处理性能大大提升

3)Ceph通过使用CRUSH算法动态完成文件inode number到object number的转换,从而避免再存储文件metadata信息,增强系统的灵活性

§优点

1)支持对象存储(OSD)集群,通过CRUSH算法,完成文件动态定位, 处理效率更高

2)支持通过FUSE方式挂载,降低客户端的开发成本,通用性高

3)支持分布式的MDS/MON,无单点故障

4)强大的容错处理和自愈能力5)支持在线扩容和冗余备份,增强系统的可靠性

§缺点

1)目前处于试验阶段,系统稳定性有待考究

§应用场景

1)全网分布式部署的应用

2)对实时性、可靠性要求比较高官方宣传,存储容量可轻松达到PB级别

 

 源码路径:https://github.com/ceph/ceph

 

§参考

  http://ceph.com/

 

MogileFS

§开发语言:perl

§开源协议:GPL

§依赖数据库

§Trackers(控制中心):负责读写数据库,作为代理复制storage间同步的数据

§Database:存储源数据(默认mysql

§Storage:文件存储

§除了API,可以通过与nginx集成,对外提供下载服务

 

 源码路径:https://github.com/mogilefs

 

§参考

 https://code.google.com/p/mogilefs/wiki/Start?tm=6

 

 其它参考

 http://blog.csdn.net/qiangweiloveforever/ariticle/details/7566779

 http://weiruoyu.blog.51cto.com/951650/786607 

 http://m.blog.csdn.net/blog/junefsh/18079733

 

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