大连培训网站建设,济南智能网站建设咨询电话,搜索引擎优化的主要工作,潍坊知名网站建设公司FastDFS是一个开源的轻量级分布式文件系统#xff0c;由跟踪服务器#xff08;tracker server#xff09;、存储服务器#xff08;storage server#xff09;和客户端#xff08;client#xff09;三个部分组成#xff0c;主要解决了海量数据存储问题#xff0c;特别适…FastDFS是一个开源的轻量级分布式文件系统由跟踪服务器tracker server、存储服务器storage server和客户端client三个部分组成主要解决了海量数据存储问题特别适合以中小文件建议范围4KB file_size 500MB为载体的在线服务。 Storage server
Storage server后简称storage以组卷group或volume为单位组织一个group内包含多台storage机器数据互为备份存储空间以group内容量最小的storage为准所以建议group内的多个storage尽量配置相同以免造成存储空间的浪费。
以group为单位组织存储能方便的进行应用隔离、负载均衡、副本数定制group内storage server数量即为该group的副本数比如将不同应用数据存到不同的group就能隔离应用数据同时还可根据应用的访问特性来将应用分配到不同的group来做负载均衡缺点是group的容量受单机存储容量的限制同时当group内有机器坏掉时数据恢复只能依赖group内的其他机器使得恢复时间会很长。
group内每个storage的存储依赖于本地文件系统storage可配置多个数据存储目录比如有10块磁盘分别挂载在/data/disk1-/data/disk10则可将这10个目录都配置为storage的数据存储目录。
storage接受到写文件请求时会根据配置好的规则后面会介绍选择其中一个存储目录来存储文件。为了避免单个目录下的文件数太多在storage第一次启动时会在每个数据存储目录里创建2级子目录每级256个总共65536个文件新写的文件会以hash的方式被路由到其中某个子目录下然后将文件数据直接作为一个本地文件存储到该目录中。
Tracker server
Tracker是FastDFS的协调者负责管理所有的storage server和group每个storage在启动后会连接Tracker告知自己所属的group等信息并保持周期性的心跳tracker根据storage的心跳信息建立group[storage server list]的映射表。
Tracker需要管理的元信息很少会全部存储在内存中另外tracker上的元信息都是由storage汇报的信息生成的本身不需要持久化任何数据这样使得tracker非常容易扩展直接增加tracker机器即可扩展为tracker cluster来服务cluster里每个tracker之间是完全对等的所有的tracker都接受storage的心跳信息生成元数据信息来提供读写服务。
Upload file
FastDFS向使用者提供基本文件访问接口比如upload、download、append、delete等以客户端库的方式提供给用户使用。 选择tracker server 当集群中不止一个trackerserver时由于tracker之间是完全对等的关系客户端在upload文件时可以任意选择一个tracker。 选择存储的group 当tracker接收到upload file的请求时会为该文件分配一个可以存储该文件的group支持如下选择group的规则 Round robin所有的group间轮询Specified group指定某一个确定的groupLoad balance剩余存储空间多多group优先 选择storage server 当选定group后tracker会在group内选择一个storage server给客户端支持如下选择storage的规则 Round robin在group内的所有storage间轮询First server ordered by ip按ip排序First server ordered by priority按优先级排序优先级在storage上配置 选择storage path 当分配好storage server后客户端将向storage发送写文件请求storage将会为文件分配一个数据存储目录支持如下规则 Round robin多个存储目录间轮询剩余存储空间最多的优先 生成Fileid 选定存储目录之后storage会为文件生一个Fileid由storage server ip、文件创建时间、文件大小、文件crc32和一个随机数拼接而成然后将这个二进制串进行base64编码转换为可打印的字符串。 选择两级目录 当选定存储目录之后storage会为文件分配一个fileid每个存储目录下有两级256*256的子目录storage会按文件fileid进行两次hash猜测路由到其中一个子目录然后将文件以fileid为文件名存储到该子目录下。 生成文件名 当文件存储到某个子目录后即认为该文件存储成功接下来会为该文件生成一个文件名文件名由group、存储目录、两级子目录、fileid、文件后缀名由客户端指定主要用于区分文件类型拼接而成。 文件同步
写文件时客户端将文件写至group内一个storage server即认为写文件成功storage server写完文件后会由后台线程将文件同步至同group内其他的storage server。
每个storage写文件后同时会写一份binlogbinlog里不包含文件数据只包含文件名等元信息这份binlog用于后台同步storage会记录向group内其他storage同步的进度以便重启后能接上次的进度继续同步进度以时间戳的方式进行记录所以最好能保证集群内所有server的时钟保持同步。
storage的同步进度会作为元数据的一部分汇报到tracker上tracke在选择读storage的时候会以同步进度作为参考。
比如一个group内有A、B、C三个storage serverA向C同步到进度为T1 (T1以前写的文件都已经同步到B上了B向C同步到时间戳为T2T2 T1)tracker接收到这些同步进度信息时就会进行整理将最小的那个做为C的同步时间戳本例中T1即为C的同步时间戳为T1即所有T1以前写的数据都已经同步到C上了同理根据上述规则tracker会为A、B生成一个同步时间戳。
Download file
客户端upload file成功后会拿到一个storage生成的文件名接下来客户端根据这个文件名即可访问到该文件。 跟upload file一样在download file时客户端可以选择任意tracker server。
tracker发送download请求给某个tracker必须带上文件名信息tracker从文件名中解析出文件的group、大小、创建时间等信息然后为该请求选择一个storage用来服务读请求。由于group内的文件同步时在后台异步进行的所以有可能出现在读到时候文件还没有同步到某些storage server上为了尽量避免访问到这样的storagetracker按照如下规则选择group内可读的storage。 该文件上传到的源头storage - 源头storage只要存活着肯定包含这个文件源头的地址被编码在文件名中。 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) - 文件创建后认为经过最大同步时间后肯定已经同步到其他storage了。 文件创建时间戳 storage被同步到的时间戳。 - 同步时间戳之前的文件确定已经同步了 (当前时间-文件创建时间戳) 同步延迟阀值如一天。 - 经过同步延迟阈值时间认为文件肯定已经同步了。
小文件合并存储
将小文件合并存储主要解决如下几个问题 本地文件系统inode数量有限从而存储的小文件数量也就受到限制。 多级目录目录里很多文件导致访问文件的开销很大可能导致很多次IO 按小文件存储备份与恢复的效率低
FastDFS在V3.0版本里引入小文件合并存储的机制可将多个小文件存储到一个大的文件trunk file为了支持这个机制FastDFS生成的文件fileid需要额外增加16个字节 trunk file id 文件在trunk file内部的offset 文件占用的存储空间大小 字节对齐及删除空间复用文件占用存储空间文件大小
每个trunk file由一个id唯一标识trunk file由group内的trunk server负责创建trunk server是tracker选出来的并同步到group内其他的storage文件存储合并存储到trunk file后根据其offset就能从trunk file读取到文件。
文件在trunk file内的offset编码到文件名决定了其在trunk file内的位置是不能更改的也就不能通过compact的方式回收trunk file内删除文件的空间。但当trunk file内有文件删除时其删除的空间是可以被复用的比如一个100KB的文件被删除接下来存储一个99KB的文件就可以直接复用这片删除的存储空间。
HTTP访问支持
FastDFS的tracker和storage都内置了http协议的支持客户端可以通过http协议来下载文件tracker在接收到请求时通过http的redirect机制将请求重定向至文件所在的storage上除了内置的http协议外FastDFS还提供了通过apache或nginx扩展模块下载文件的支持。
其他特性
FastDFS提供了设置/获取文件扩展属性的接口setmeta/getmeta)扩展属性以key-value对的方式存储在storage上的同名文件拥有特殊的前缀或后缀比如/group/M00/00/01/some_file为原始文件则该文件的扩展属性存储在/group/M00/00/01/.some_file.meta文件真实情况不一定是这样但机制类似这样根据文件名就能定位到存储扩展属性的文件。
以上两个接口作者不建议使用额外的meta文件会进一步“放大”海量小文件存储问题同时由于meta非常小其存储空间利用率也不高比如100bytes的meta文件也需要占用4Kblock_size的存储空间。
FastDFS还提供appender file的支持通过upload_appender_file接口存储appender file允许在创建后对该文件进行append操作。实际上appender file与普通文件的存储方式是相同的不同的是appender file不能被合并存储到trunk file。
问题讨论
从FastDFS的整个设计看基本上都以简单为原则。比如以机器为单位备份数据简化了tracker的管理工作storage直接借助本地文件系统原样存储文件简化了storage的管理工作文件写单份到storage即为成功、然后后台同步简化了写文件流程。但简单的方案能解决的问题通常也有限FastDFS目前尚存在如下问题欢迎探讨。
数据安全性 写一份即成功从源storage写完文件至同步到组内其他storage的时间窗口内一旦源storage出现故障就可能导致用户数据丢失而数据的丢失对存储系统来说通常是不可接受的。 缺乏自动化恢复机制当storage的某块磁盘故障时只能换存磁盘然后手动恢复数据由于按机器备份似乎也不可能有自动化恢复机制除非有预先准备好的热备磁盘缺乏自动化恢复机制会增加系统运维工作。 数据恢复效率低恢复数据时只能从group内其他的storage读取同时由于小文件的访问效率本身较低按文件恢复的效率也会很低低的恢复效率也就意味着数据处于不安全状态的时间更长。 缺乏多机房容灾支持目前要做多机房容灾只能额外做工具来将数据同步到备份的集群无自动化机制。
存储空间利用率 单机存储的文件数受限于inode数量 每个文件对应一个storage本地文件系统的文件平均每个文件会存在block_size/2的存储空间浪费。 文件合并存储能有效解决上述两个问题但由于合并存储没有空间回收机制删除文件的空间不保证一定能复用也存在空间浪费的问题
负载均衡
group机制本身可用来做负载均衡但这只是一种静态的负载均衡机制需要预先知道应用的访问特性同时group机制也导致不可能在group之间迁移数据来做动态负载均衡。
备注
FastDFS GitHub地址https://github.com/happyfish100/fastdfs
