分布式文件系统FastDFS 架构剖析及配置优化
FastDFS概述
FastDFS是一款开源的轻量级分布式文件系统
– 纯C实现，支持Linux、FreeBSD等UNIX系统
– 类google FS，不是通用的文件系统，只能通过专有API访问，目前提供了C、Java和PHP API
– 为互联网应用量身定做，解决大容量文件存储问题，追求高性能和高扩展性
– FastDFS可以看做是基于文件的key value pair存储系统，称作分布式文件存储服务更为合适
FastDFS提供的功能
• upload：上传普通文件，包括主文件
• upload_appender：上传appender文件，后续可以对其进行append操作
• upload_slave：上传从文件
• download：下载文件
• delete：删除文件
• append：在已有文件后追加内容
• set_metadata：设置文件附加属性
• get_metadata：获取文件附加属性
FastDFS的特点
• 分组存储，灵活简洁
• 对等结构，不存在单点
• 文件ID由FastDFS生成，作为文件访问凭证。FastDFS不需要传统的name server
• 和流行的web server无缝衔接，FastDFS已提供apache和nginx扩展模块
• 大、中、小文件均可以很好支持，支持海量小文件存储
• 支持多块磁盘，支持单盘数据恢复
• 支持相同文件内容只保存一份，节省存储空间
• 存储服务器上可以保存文件附加属性
• 下载文件支持多线程方式，支持断点续传
FastDFS架构示意图
FastDFS架构解读
• 只有两个角色，tracker server和storage server，不需要存储文件索引信息
• 所有服务器都是对等的，不存在Master-Slave关系
• 存储服务器采用分组方式，同组内存储服务器上的文件完全相同（RAID 1）
• 不同组的storage server之间不会相互通信
• 由storage server主动向tracker server报告状态信息，tracker server之间通常不会相互通信
FastDFS上传文件流程图
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client询问tracker上传到的storage；
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tracker返回一台可用的storage；
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client直接和storage通信完成文件上传，storage返回文件ID
FastDFS下载文件流程图
4. client询问tracker可以下载指定文件的storage，参数为文件ID（组名和文件名）；
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tracker返回一台可用的storage；
-
client直接和storage通信完成文件下载。
FastDFS如何做到无索引服务器？
• 上传文件时，文件ID由storage server生成并返回给client
• 文件ID包含了组名和文件名，storage server可以直接根据该文件名定位到文件
• 一个文件ID示例：
文件名中包含的信息
采用Base64编码，包含的字段包括：
– 源storage server IP地址
– 文件创建时间
– 文件大小
– 文件CRC32校验码
– 随机数
合并存储文件ID格式
• 在文件名后面，多了16字节
• 采用Base64编码，包含的字段包括：
– 存放到的trunk file ID
– 文件偏移量
– 占用的空间大小
FastDFS同步机制
• 采用binlog文件记录文件上传、删除等操作，根据binlog进行文件同步
• binlog中只记录文件名，不记录文件内容
• 增量同步方式，记录已同步的位置到.mark文件中
• 同组内的storage server之间是对等的，文件上传、删除等操作可以在任意一台storage server上进行
• 文件同步只在同组内的storage server之间进行，采用push方式，即源头服务器同步给目标服务器
FastDFS如何解决同步延迟问题？
• storage生成的文件名中，包含源头storage IP地址和文件创建时间戳
• 源头storage定时向tracker报告同步情况，包括向目标服务器同步到的文件时间戳
• tracker收到storage的同步报告后，找出该组内每台storage被同步到的时间戳（取最小值），作为storage属性保存到内存中
下载文件选择storage的方法
client询问tracker有哪些storage可以下载指定文件时，tracker返回满足如下四个条件之一的storage：
– (当前时间 -文件创建时间戳) > 同步延迟阀值
– 文件创建时间戳 < Storage被同步到的时间戳
– 文件创建时间戳 == Storage被同步到的时间戳且(当前时间 -文件创建时间戳) > 文件同步最大时间（如5分钟）
– 该文件上传到的源头storage以HTTP方式下载文件
• FastDFS分组存储方式，为HTTP方式下载提供了便利
• FastDFS支持HTTP方式下载文件，不建议使用内置web server，推荐使用外部web server，如果apache或nginx
• 因为需要解决文件同步延迟的问题，因此在apache和nginx上需要使用FastDFS扩展模块。尤其是V3.x引入小文件合并存储后，必须使用扩展模块来读取文件