一、MFS介绍:
Distinctive features of MooseFS are:
MooseFS优越特性如下:
- higher reliability (data can be stored in several copies on separate computers)
高可用性(数据可以存储在多个机器上的多个副本)
- dynamically expanding disk space by attaching new computers/disks
可动态扩展随时新增加机器或者是磁盘
- possibility of storing deleted files for a defined period of time ("trash
bin" service on a file system level)
可回收在指定时间内删除的文件(“垃圾回收站”是一个系统级别的服务)
- possibility of creating snapshot of a file, which means coherent copy of the
whole file, even while the file is being written.
可以对整个文件甚至在正在写入的文件创建文件的快照。
System Architecture:
系统架构如下:
MFS文件系统结构: 包含4种角色:
管理服务器managing server (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.多节点拷贝。
single computer managing the whole filesystem,storing metadata for every file (information on size, attributes and file localisation(s), including all information about non-regular files, i.e.directories, sockets, pipes and devices).
单个机器管理整个文件系统,用来存储记录每一个文件的Metadata(记录文件的大小、文件的属性、文件的位置,也包括非规则文件的系统,如目录、sockets、管道和设备)
元数据日志服务器Metalogger server(Metalogger):负责备份master服务器的变化日志文件,文件类型为changelog_ml.*.mfs,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data servers (chunkservers) :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。
客户机挂载使用client computers :通过fuse内核接口挂接远程管理服务器上所管理的数据存储服务器,.看起来共享的文件系统和本地unix文件系统使用一样的效果。
二、mfs各元素主要配置文件
1、master
主服务器
Metadata is stored in memory of the managing server and simultaneously is being saved on disk (as a periodically updated binary file and immediately updated incremental logs). The main binary file as well as the logs are replicated to metaloggers (if present).
Metadata元数据存储在master服务器的内存中,同时也保存在磁盘上(作为一个定期更新的二进制文件,并实时的更新changelog日志)。如果存在metaloggers的话,主要的二进制文件以及日志也复制到metaloggers中。
消耗多少CPU和内存资源
In our environment (ca. 500 TiB, 25 million files, 2 million folders distributed on 26 million chunks on 70 machines) the usage of chunkserver CPU (by constant file transfer) is about 15-20% and chunkserver RAM usually consumes about 100MiB (independent of amount of data).
在我们的测试环境中(大约500 TiB的数据,250万份文件,200万文件夹,分成260万块分布在70机器上),chunkserver的CPU使用情况为(持续的文件传输)约为15-20%同时chunkserver内存使用100MiB(和数据量的多少无关)。
The master server consumes about 30% of CPU (ca. 1500 operations per second) and 8GiB RAM. CPU load depends on amount of operations and RAM on number of files and folders.
master服务器消耗约30%的CPU(每秒钟约1500次操作)和8G的内存。 CPU负载取决于操作的次数,内存的使用取决于文件和文件夹的个数。
File data is divided to fragments (chunks) of maximum size 64MB each which are stored as files on selected disks on data servers (chunkservers). Each chunk is saved on different computers in a number of copies equal to a "goal" for the given file.
文件数据是按块为单位(块的最大大小64MB以上)存储在数据服务器(chunkservers)上指定磁盘上。如果设置的goal的存储分数和机器个数相同,不同的块儿会存储在每一个机器上。
对Master主服务器有什么需求?
The most important factor is RAM of mfsmaster machine, as the full file system structure is cached in RAM for speed. Besides RAM mfsmaster machine needs some space on HDD for main metadata file together with incremental logs.
最重要的因素就是mfsmaster机器的内存,因为整个文件系统结构都缓存到内存中以便加快访问速度。除了内存mfsmaster机器还需要一定硬盘大小用来存储Metadata数据和增长的日志文件。
The size of the metadata file is dependent on the number of files (not on their sizes). The size of incremental logs depends on the number of operations per hour, but length (in hours) of this incremental log is configurable.
Metadata文件的大小是取决于文件数的多少(而不是他们的大小)。changelog日志的大小是取决于每小时操作的数目,但是这个时间长度(默认是按小时)是可配置的。
1 million files takes approximately 300 MiB of RAM. Installation of 25 million files requires about 8GiB of RAM and 25GiB space on HDD.
100万文件大约需要300M内存。25百万份文件大约需要8GiB内存和25GiB硬盘空间。
master主要文件
mfsmaster.cfg
configuration file for MooseFS master process
参数说明如下:
#WORKING_USER和WORKING_GROUP:是运行master server的用户和组;
#SYSLOG_IDENT:是master server在syslog中的标识,也就是说明这是由master server产生的;
#LOCK_MEMORY:是否执行mlockall()以避免mfsmaster 进程溢出(默认为0,即否);
#NICE_LEVE:运行的优先级(如果可以默认是 -19; 注意: 进程必须是用root启动);
#EXPORTS_FILENAME:被挂接目录及其权限控制文件的存放位置
#DATA_PATH:metadata files and lock file存放路径,此目录下大致有以下文件:metadata,changelog,sessions,stats,lock。
#BACK_LOGS:metadata的change log文件数目(默认是 50);
#REPLICATIONS_DELAY_INIT:(initial delay in seconds before starting replications)初始延迟复制的时间(默认是300s);
#REPLICATIONS_DELAY_DISCONNECT:(replication delay in seconds after chunkserver disconnection) chunkserver断开后复制延迟(默认是3600s);
# MATOML_LISTEN_HOST:用于metalogger连接的IP地址(默认是*,代表任何IP);
# MATOML_LISTEN_PORT:监听metalogger请求的端口地址(默认是9419);
# MATOCS_LISTEN_HOST:用于chunkserver连接的IP地址(默认是*,代表任何IP);
# MATOCS_LISTEN_PORT:监听chunkserver连接的端口地址(默认是9420);
# MATOCU_LISTEN_HOST:用于客户端挂接连接的IP地址(默认是*,代表任何IP);
# MATOCU_LISTEN_PORT:监听客户端挂载连接的端口地址(默认是9421);
# CHUNKS_LOOP_TIME :(Chunks loop frequency in seconds)chunks的回环频率(默认是:300秒);
# CHUNKS_DEL_LIMIT:(Maximum number of chunks to delete in one loop)在一个loop中可以删除chunks的最大数 (默认:100)
# CHUNKS_WRITE_REP_LIMIT:(Maximum number of chunks to replicate to one chunkserver in one loop)在一个loop里复制到一个chunkserver的最大chunk数目(默认是1)
# CHUNKS_READ_REP_LIMIT:(Maximum number of chunks to replicate from one chunkserver in one loop)在一个loop里从一个chunkserver复制的最大chunk数目(默认是5)
# REJECT_OLD_CLIENTS:弹出低于1.6.0的客户端挂接(0或1,默认是0)
mfsexports.cfg
MooseFS access control file
地址可以指定的几种表现形式:所有ip,单个ip,IP网络地址/位数掩码,IP网络地址/子网掩码,ip段范围。
权限部分:
ro 只读模式共享
rw 读写方式共享
alldirs 许挂载任何指定的子目录
maproot 映射为root,还是指定的用户
password 指定客户端密码
.mfsmaster.lock
lock file of running MooseFS master process
mfsmaster.lock文件记录正在运行的MooseFS 的主进程
metadata.mfs, metadata.mfs.back
MooseFS filesystem metadata image
metadata.mfs, metadata.mfs.back是MooseFS文件系统的元数据metadata的镜像
changelog.*.mfs
MooseFS filesystem metadata change logs (merged into metadata.mfs once per hour)
changelog.*.mfs 是MooseFS文件系统元数据的改变日志(每一个小时合并到metadata.mfs中一次)
The size of the metadata file is dependent on the number of files (not on their sizes). The size of incremental logs depends on the number of operations per hour。
Metadata文件的大小取决于文件数(而不是他们的大小),Changelog的大小取决于每小时的操作次数。
2、metalogger
主要文件:
mfsmetalogger.cfg
# WORKING_USER = mfs
# WORKING_GROUP = mfs
# SYSLOG_IDENT = mfsmetalogger
# LOCK_MEMORY = 0
# NICE_LEVEL = -19
# DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs
# BACK_LOGS = 50
META_DOWNLOAD_FREQ = 1 # metadata download frequency in hours (default is 24, at most BACK_LOGS/2) 。metadata元数据下载间隔时间(默认是24小时,单位是小时,至多是BACK_LOGS的1/2)
# MASTER_RECONNECTION_DELAY = 5 # delay in seconds before trying to reconnect to master after disconnection。在失去连接之后延迟多少秒重新连接master
MASTER_HOST = 192.168.5.230
# MASTER_PORT = 9419
# MASTER_TIMEOUT = 60 # timeout (in seconds) for master connections。Master连接超时时间(单位是秒)
# deprecated, to be removed in MooseFS 1.7
# LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfsmetalogger.lock
.mfsmetalogger.lock
changelog_ml.*.mfs
MooseFS filesystem metadata change logs (backup of master change log files)
changelog_ml.*.mfs是MooseFS文件系统的元数据的changelog日志(备份的Master 的Master的changelog日志。)
metadata.ml.mfs.back
Latest copy of complete metadata.mfs.back file from MooseFS master.
metadata.ml.mfs.back是从Master主机上下载的最新的完整metadata.mfs.back的拷贝
sessions.ml.mfs
Latest copy of sessions.mfs file from MooseFS master.
sessions.ml.mfs是从master下载的最新的sessions.mfs文件拷贝。
3、chunker
主要文件:
mfschunkserver.cfg
# WORKING_USER = mfs
# WORKING_GROUP = mfs
# SYSLOG_IDENT = mfschunkserver
# LOCK_MEMORY = 0
# NICE_LEVEL = -19
# DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs
# MASTER_RECONNECTION_DELAY = 5 (delay in seconds before trying to reconnect to master after disconnection)在失去连接之后延迟多少秒重新连接master
MASTER_HOST = 192.168.5.230 元数据服务器的名称或地址,可以是主机名,也可以是ip地址。只要数据存储服务器能访问到元数据服务器就行。
# MASTER_PORT = 9420
# MASTER_TIMEOUT = 60
# CSSERV_LISTEN_HOST = * #IP address to listen on for client (mount) connections (* means any) 允许挂载的客户端连接的IP地址(*允许全部)
# CSSERV_LISTEN_PORT = 9422
# CSSERV_TIMEOUT = 5 #timeout (in seconds) for client (mount) connections
客户端挂载连接的超时时间(单位为秒)
# HDD_CONF_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg #分配给MFS使用的磁盘空间配置文件的位置
# HDD_TEST_FREQ = 10 #chunk test period in seconds 块的测试期(单位为秒)
# deprecated, to be removed in MooseFS 1.7
# LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfschunkserver.lock
# BACK_LOGS = 50
mfshdd.cfg
list of directories (mountpoints) used for MooseFS storage (one per line; directory prefixed by *
character causes given directory to be freed by replicating all data already stored there to another
locations) Lines starting with # character are ignored as comments。
mfschunkserver.lock
lock file of running MooseFS chunkserver process
4、mfsmount
三、MFS读写性能:
简单测试结果:
写:time dd if=/dev/zero of=/usr/mfstest/test2/zhhtest500M bs=1024k count=500
读:time dd if=/usr/mfstest/test2/zhhtest500M of=/dev/null
1copy写 |
2copy写 |
1copy读 |
2copy读 |
|
1M |
0m0.042s |
0m0.042s |
0m0.017s |
0m0.017s |
2M |
0m0.056s |
0m0.066s |
0m0.030s |
0m0.055s |
5M |
0m0.073s |
0m0.079s |
0m0.070s |
0m0.071s |
10M |
0m0.119s |
0m0.131s |
0m0.136s |
0m0.197s |
20M |
0m0.250s |
0m0.288s |
0m0.291s |
0m0.376s |
50M |
0m0.514s |
0m0.589s |
0m0.896s |
0m0.886s |
100M |
0m0.977s |
0m7.497s |
0m1.677s |
0m1.787s |
200M |
0m7.910s |
0m22.270s |
0m2.683s |
0m3.129s |
500M |
0m22.465s |
0m51.735s |
0m6.559s |
0m6.990s |
1G |
0m52.346s |
1m48.056s |
0m17.319s |
0m17.154s |
2G |
1m46.224s |
3m46.283s |
0m41.608s |
0m34.435s |
5G |
4m41.956s |
9m34.798s |
2m9.200s |
1m56.183s |
10G |
9m29.037s |
19m26.237s |
3m55.222s |
3m24.914s |
100G |
95m53.500s |
195m7.173s |
32m4.295s |
41m26.995s |
总结规律:
1、读速度:ca 71M/s 写速度:ca 22M/s 9M/s (以500M计算)
2、goal的设置和读写速度的关系?貌似没有关系。
理想的平均写和读的速度是多少?
The raw reading / writing speed obviously depends mainly on the performance of the used hard disk drives and the network capacity and its topology and varies from installation to installation. The better performance of hard drives used and better throughput of the net, the higher performance of the whole system.
原始的读/写速度很明显是主要取决于所使用的硬盘的性能、网络的容量和拓扑结构的,使用的硬盘和网络的吞吐量越好,整个系统的性能也就会越好。
In our in-house commodity servers (which additionally make lots of extra calculations) and simple gigabyte Ethernet network on a petabyte-class installation on Linux (Debian) with goal=2 we have write speeds of about 20-30 MiB/s and reads of 30-50MiB/s. For smaller blocks the write speed decreases, but reading is not much affected.
在我们的测试环境中,将MFS安装在linux(Debian)上设置存储的份数为2,一般的测试服务器(还做了其他较大量的计算),G太网络,使用Pbyte级别的数据,测试的结果为写的速度大约在20-30MB/s,读的速度为30-50MB/s。对于小文件写的速度有些下降,但是对于读的速度是没有影响的。
设置文件存储的份数是否影响写/读的速度?
Generally speaking, it doesn’t. The goal setting can influence the reading speed only under certain conditions. For example, reading the same file at the same time by more than one client would be faster when the file has goal set to 2 and not goal=1.
一般来说,它是有影响的。在一定条件下,存储份数的设置会影响的读取的速度。例如,当文件设置存储两份而不是一份时能加快对同一文件有多个客户端读取的速度。
But the situation in the real world when several computers read the same file at the same moment is very rare; therefore, the goal setting has rather little influence on the reading speeds.
但是在真实的环境中,多个机器同时读取同一个文件的机率是比较小的,因此,存储分数的设置对读取的速度影响是比较小的。
Similarly, the writing speed is not much affected by the goal setting.(if only the file is bigger than 64MiB)
同样,设置存储份数对写的速度影响也是不太大的。(只有文件超过64M的时候)
四、灾难测试、恢复及其他测试
1、client 机器无论怎样操作都不会影响master。
客户端强制kill -9杀掉mfsmount进程,需要先umount,然后再mount。否则会提示:
fuse: bad mount point `/usr/mfstest/': Transport endpoint is not connected
see: /usr/local/mfs/bin/mfsmount -h for help
2、matser、metalogger、chunker、client端,服务器关机(init0)和重启(init6)时,程序都是正常关闭,无需修复。
3、master启动后,metalogger、chunker、client三个元素都能自动与master建立连接。
正常启动顺序:matser---chunker---metalogger---client
关闭顺序:client---chunker---metalogger---master
但实际中无论如何顺序启动或关闭,未见任何异常。
4、整个mfs体系中,直接断电只有master有可能无法启动。
使用mfsmetarestore -a修复才能启动,如果无法修复,使用metalogger上的备份日志进行恢复。(几次测试发现:如果mfsmetarestore -a无法修复,则使用metalogger也无法修复)。
强制使用metadata.mfs.back创建metadata.mfs,可以启动master,但丢失的数据暂无法确定(此问题已经请教MFS开发小组)。
直接断电测试过程,使用mfsmetarestore �Ca无法修复,使用metalogger也无法修复的情况较少发生。5次只有一次无法修复。
5、chunker的维持:chunker的块(chunks)能够自动复制或删除
对一个目录设定“goal”,此目录下的新创建文件和子目录均会继承此目录的设定,但不会改变已经存在的文件及目录的copy份数。但使用-r选项可以更改已经存在的copy份数。
goal设置为2,只要两个chunker有一个能够正常运行,数据就能保证完整性。
假如每个文件的goal(保存份数)都不小于2,并且没有under-goal文件(可以用mfsgetgoal �Cr和mfsdirinfo命令来检查),那么一个单一的chunkserver在任何时刻都可能做停止或者是重新启动。以后每当需要做停止或者是重新启动另一个chunkserver的时候,要确定之前的chunkserver被连接,而且要没有under-goal chunks。
实际测试时,传输一个大文件,设置存储2份。传输过程中,关掉chunker1,这样绝对会出现有部分块只存在chunker2上;启动chunker1,关闭chuner2,这样绝对会有部分块只存在chuner1上。
把chunker2启动起来。整个过程中,客户端一直能够正常传输。
在客户端查看,一段时间内,无法查看;稍后一段时间后,就可以访问了。文件正常,使用mfsfileinfo 查看此文件,发现有的块分布在chunker1上,有的块分布在chuner2上。
使用mfssetgoal 2和mfssetgoal -r 2均不能改变此文件的目前块的现状。
但使用mfssetgoal -r 1后,所有块都修改成1块了,再mfssetgoal -r 2,所有块都修改成2份了。
测试chunker端,直接断电情况下,chunker会不会出问题:
a、数据传输过程中,关掉chunker1,等待数据传输完毕后,开机启动chunker1.
chunker1启动后,会自动从chunker2复制数据块。整个过程中文件访问不受影响。
b、数据传输过程中,关掉chunker1,不等待数据传输完毕,开机启动chunker1.
chunker1启动后,client端会向chunker1传输数据,同时chunker1也从chunker2复制缺失的块。
如果有三台chunker,设置goal=2,则随机挑选2个chunker存储。
如果有一个chunker不能提供服务,则剩余的2个chunker上肯定有部分chunks保存的是一份。则在参数(REPLICATIONS_DELAY_DISCONNECT = 3600)后,只有一份的chunks会自动复制一份,即保存两份。
保存两份后,如果此时坏掉的chunker能够提供服务后,此时肯定有部分chunks存储了三份,mfs会自动删除一份。
6、chunks修复 :mfsfilerepair
mfsfilerepair deals with broken files (those which cause I/O errors on read operations) to make them partially readable. In case of missing chunk it fills missing parts of file with zeros; in case of chunk version mismatch it sets chunk version known to mfsmaster to highest one found on chunkservers. Note: because in the second case content mismatch can occur in chunks with the same version, it’s advised to make a copy (not a snapshot!) and delete original file after "repairing".
Mfsfilerepair主要是处理坏文件的(如写操作引起的I/O错误)使文件能够部分可读。作用如下:在丢失块的情况下使用0对丢失文件进行填充;在块的版本号不匹配时设置快的版本号为master上已知的能在chunkerservers找到的最高版本号;注意:因为在第二种情况的内容不匹配,可能发生在块具有相同的版本,建议进行文件的拷贝(而不是进行不快照!),并删除原始文件再进行文件的修复。
Client端大文件传输过程中,强制拔下master主机电源,造成master非法关闭,使用mfsmetarestore -a修复后,master日志报告有坏块:
Jan 19 17:22:17 ngmaster mfsmaster[3250]: chunkserver has nonexistent chunk (000000000002139F_00000001), so create it for future deletion
Jan 19 17:22:18 ngmaster mfsmaster[3250]: (192.168.5.232:9422) chunk: 000000000002139F creation status: 20
Jan 19 17:25:18 ngmaster mfsmaster[3250]: chunk 000000000002139F has only invalid copies (1) - please repair it manually
Jan 19 17:25:18 ngmaster mfsmaster[3250]: chunk 000000000002139F_00000001 - invalid copy on (192.168.5.232 - ver:00000000)
Jan 19 17:26:43 ngmaster mfsmaster[3250]: currently unavailable chunk 000000000002139F (inode: 135845 ; index: 23)
Jan 19 17:26:43 ngmaster mfsmaster[3250]: * currently unavailable file 135845: blog.xxx.cn-access_log200904.tar.gz
Client端使用mfsfilerepair修复
[root@localhost mfstest]# /usr/local/mfs/bin/mfsfilerepair blog.xxx.cn-access_log200904.tar.gz
blog.xxt.cn-access_log200904.tar.gz:
chunks not changed: 23
chunks erased: 1
chunks repaired: 0
查看master日志,发现:
Jan 19 17:30:17 ngmaster mfsmaster[3250]: chunk hasn't been deleted since previous loop - retry
Jan 19 17:30:17 ngmaster mfsmaster[3250]: (192.168.5.232:9422) chunk: 000000000002139F deletion status: 13
Jan 19 17:35:16 ngmaster mfsmaster[3250]: chunk hasn't been deleted since previous loop - retry
Jan 19 17:35:16 ngmaster mfsmaster[3250]: (192.168.5.232:9422) chunk: 000000000002139F deletion status: 13
Client端执行以下操作后,master不再报告相关信息:
mv blog.xxt.cn-access_log200904.tar.gz blog.xxt.cn-access_log200905.tar.gz
7、chunker的空间
每一个chunkserver的磁盘都要为增长中的chunks保留些磁盘空间,从而达到创建新的chunk。只有磁盘都超过256M并且chunkservers报告自由空间超过1GB总量才可以被新的数据访问。最小的配置,应该从几个G 字节的存储。
在文件系统上做df �Ch得到的结果和我已经写进去的文件大小不一致?
Every chunkserver sends its own disk usage increased by 256MB for each used partition/hdd, and a sum of these master sends to the client as total disk usage. If you have 3 chunkservers with 7 hdd each, your disk usage will be increased by 3*7*256MB (about 5GB). Of course it's not important in real life, when you have for example 150TB of hdd space.
每个chunkerserver每次以256M的磁盘空间进行申请,而发给客户端的是这个空间加起来的总和。例如:如果你有3个chunkerserver7个分区磁盘,每次你的硬盘使用会增加3*7*256MB (大约5GB)。当然如果在现实生活中你的硬盘大小为150T的大小,这是对你来说是不重要的。
There is one other thing. If you use disks exclusively for MooseFS on chunkservers df will show correct disk usage, but if you have other data on your MooseFS disks df will count your own files too.
另外,如果你的chunkservers使用专用的磁盘,df将显示正确的磁盘使用情况。但是如果你有其他的数据在你的MooseFS磁盘上,df将会计算你所有的文件。
If you want to see usage of your MooseFS files use 'mfsdirinfo' command.
如果你想看你的MooseFS文件的使用情况,请使用'mfsdirinfo'命令。
8、快照snapshot
可以快照任何一个文件或目录,语法:mfsmakesnapshot src dst
但是src和dst必须都属于mfs体系,即不能mfs体系中的文件快照到其他文件系统。both elements must be on the same device。
元素必须是相同的设备上。
Mfsappendchunks:追加chunks到一个文件
append file chunks to another file. If destination file doesn't exist then it's created as empty file and then chunks are appended
追加文件块到另一个文件。如果目标文件不存在,则会创建一个空文件,然后继续将块进行追加。
9、回收站 trash bin
设置文件或目录的删除时间。一个删除的文件能够存放在“ 垃圾箱”中的时间称为隔离时间, 这个时间可以用mfsgettrashtime 命令来查看,用mfssettrashtime 命令来设置。单位为秒。
单独安装或挂载MFSMETA 文件系统,它包含目录/ trash (包含仍然可以被还原的删除文件的信息)和/ trash/undel (用于获取文件)。
把删除的文件,移到/ trash/undel下,就可以恢复此文件。
在MFSMETA 的目录里,除了trash 和trash/undel 两个目录,还有第三个目录reserved,该目录内有已经删除的文件,但却被其他用户一直打开着。在用户关闭了这些被打开的文件后,reserved 目录中的文件将被删除,文件的数据也将被立即删除。此目录不能进行操作。
10、文件描述符
1.5.12版本,进行大量小文件写时,出现了一个严重错误,有可能和操作系统文件描述符有关。操作系统默认文件描述符为1024.
1.6.11版本默认为100000
建议上线时,master和chunker修改文件描述符,即修改/etc/security/limits.conf添加
* - nofile 65535
传送门:http://blog.csdn.net/liuyunfengheda/article/details/5260278