基于mogileFS搭建分布式文件系统--海量小文件的存储利器

1.简介

分布式文件系统（Distributed File System）是指文件系统管理的物理存储资源不一定直接连接在本地节点上，而是通过计算机网络与节点相连。分布式文件系统的设计基于客户机/服务器模式。一个典型的网络可能包括多个供多用户访问的服务器。另外，对等特性允许一些系统扮演客户机和服务器的双重角色。例如，用户可以“发表”一个允许其他客户机访问的目录，一旦被访问，这个目录对客户机来说就像使用本地驱动器一样。

当下我们处在一个互联网飞速发展的信息 社会 ，在海量并发连接的驱动下每天所产生的数据量必然以几何方式增长，随着信息连接方式日益多样化，数据存储的结构也随着发生了变化。在这样的压力下使得人们不得不重新审视大量数据的存储所带来的挑战，例如：数据采集、数据存储、数据搜索、数据共享、数据传输、数据分析、数据可视化等一系列问题。

传统存储在面对海量数据存储表现出的力不从心已经是不争的事实，例如：纵向扩展受阵列空间限制、横向扩展受交换设备限制、节点受文件系统限制。

然而分布式存储的出现在一定程度上有效的缓解了这一问题，之所以称之为缓解是因为分布式存储在面对海量数据存储时也并非十全十美毫无压力，依然存在的难点与挑战例如：节点间通信、数据存储、数据空间平衡、容错、文件系统支持等一系列问题仍处在不断摸索和完善中。

2.分布式文件系统的一些解决方案

Google Filesystem适合存储海量大个文件，元数据存储与内存中

HDFS（Hadoop Filesystem）GFS的山寨版，适合存储大量大个文件

TFS（Taobao Filesystem）淘宝的文件系统，在名称节点上将元数据存储与关系数据库中，文件数量不在受限于名称节点的内容空间，可以存储海量小文件LustreOracle开发的企业级分布式系统，较重量级MooseFS基于FUSE的格式，可以进行挂载使用MogileFS

擅长存储海量的小数据，元数据存储与关系型数据库中

1.简介

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)。MogileFS是一个开源的分布式文件系统。

目前使用 MogileFS 的公司非常多,比如国外的一些公司,日本前几名的公司基本都在使用这个.

国内所知道的使用 MogileFS 的公司有图片托管网站 yupoo又拍,digg, 土豆, 豆瓣,1 号店, 大众点评,搜狗,安居客等等网站.基本很多网站容量，图片都超过 30T 以上。

2.MogileFS特性

1) 应用层提供服务，不需要使用核心组件

2）无单点失败，主要有三个组件组成，分为tracker（跟踪节点）、mogstore（存储节点）、database（数据库节点）

3）自动复制文件，复制文件的最小单位不是文件，而是class

4）传输中立，无特殊协议，可以通过NFS或HTTP实现通信

5）简单的命名空间：没有目录，直接存在与存储空间上，通过域来实现

6）不用共享任何数据

3.MogileFS的组成

1）Tracker--跟踪器，调度器

MogileFS的核心，是一个调度器，mogilefsd进程就是trackers进程程序,trackers的主要职责有：删除数据、复制数据、监控、查询等等.这个是基于事件的( event-based ) 父进程/消息总线来管理所有来之于客户端应用的交互(requesting operations to be performed), 包括将请求负载平衡到多个"query workers"中,然后让 mogilefs的子进程去处理.

mogadm,mogtool的所有 *** 作都要跟trackers打交道,Client的一些 *** 作也需要定义好trackers,因此最好同时运行多个trackers来做负载均衡.trackers也可以只运行在一台机器上，使用负载均衡时可以使用搞一些简单的负载均衡解决方案，如haproxy，lvs，nginx等，

tarcker的配置文件为/etc/mogilefs/mogilefsd.conf，监听在TCP的7001端口

2）Database--数据库部分

主要用来存储mogilefs的元数据，所有的元数据都存储在数据库中，因此，这个数据相当重要，如果数据库挂掉，所有的数据都不能用于访问，因此，建议应该对数据库做高可用

3）mogstored--存储节点

数据存储的位置，通常是一个HTTP（webDAV）服务器，用来做数据的创建、删除、获取，任何 WebDAV 服务器都可以, 不过推荐使用 mogstored . mogilefsd可以配置到两个机器上使用不同端口… mogstored 来进行所有的 DAV *** 作和流量,IO监测, 并且你自己选择的HTTP服务器(默认为 perlbal)用来做 GET *** 作给客户端提供文件.

典型的应用是一个挂载点有一个大容量的SATA磁盘. 只要配置完配置文件后mogstored程序的启动将会使本机成为一个存储节点.当然还需要mogadm这个工具增加这台机器到Cluster中.

配置文件为/etc/mogilefs/mogstored.conf，监听在TCP的7500端口

4.基本工作流程

应用程序请求打开一个文件 (通过RPC 通知到 tracker, 找到一个可用的机器). 做一个 “create_open” 请求.

tracker 做一些负载均衡(load balancing)处理，决定应该去哪儿，然后给应用程序一些可能用的位置。

应用程序写到其中的一个位置去 (如果写失败，他会重新尝试并写到另外一个位置去）.

应用程序 (client) 通过”create_close” 告诉tracker文件写到哪里去了.

tracker 将该名称和域命的名空间关联 (通过数据库来做的)

tracker, 在后台, 开始复制文件，知道他满足该文件类别设定的复制规则

然后,应用程序通过 “get_paths” 请求 domain+key (key == “filename”) 文件, tracker基于每一位置的I/O繁忙情况回复(在内部经过 database/memcache/etc 等的一些抉择处理), 该文件可用的完整 URLs地址列表.

应用程序然后按顺序尝试这些URL地址. (tracker’持续监测主机和设备的状态，因此不会返回死连接,默认情况下他对返回列表中的第一个元素做双重检查，除非你不要他这么做..)

1.拓扑图

说明：1.用户通过URL访问前端的nginx

2.nginx根据特定的挑选算法，挑选出后端一台tracker来响应nginx请求

3.tracker通过查找database数据库，获取到要访问的URL的值，并返回给nginx

4.nginx通过返回的值及某种挑选算法挑选一台mogstored发起请求

5.mogstored将结果返回给nginx

6.nginx构建响应报文返回给客户端

2.ip规划

角色运行软件ip地址反向代理nginx192.168.1.201存储节点与调度节点1

mogilefs192.168.1.202存储节点与调度节点2

mogilefs192.168.1.203数据库节点

MariaDB192.168.1.204

3.数据库的安装 *** 作并为授权

关于数据库的编译安装，请参照本人相关博文http://wangfeng7399.blog.51cto.com/3518031/1393146，本处将不再累赘，本处使用的为yum源的安装方式安装mysql

4.安装mogilefs. 安装mogilefs，可以使用yum安装，也可以使用编译安装，本处通过yum安装

5.初始化数据库

可以看到在数据库中创建了一些表

6.修改配置文件，启动服务

7.配置mogilefs

添加存储主机

添加存储设备

添加域

添加class

8.配置192.168.1.203的mogilefs 。切记不要初始化数据库，配置应该与192.168.1.202一样

9.尝试上传数据，获取数据，客户端读取数据

上传数据，在任何一个节点上传都可以

获取数据

客户端查看数据

我们可以通过任何一个节点查看到数据

要想nginx能够实现对后端trucker的反向代理，必须结合第三方模块来实现

1.编译安装nginx

2.准备启动脚本

3.nginx与mofilefs互联

查看效果

5.配置后端truckers的集群

查看效果

大功告成了，后续思路，前段的nginx和数据库都存在单点故障，可以实现高可用集群

分布式文件系统、集群文件系统、并行文件系统，这三种概念很容易混淆，实际中大家也经常不加区分地使用。总是有人问起这三者的区别和联系，其实它们之间在概念上的确有交叉重叠的地方，但是也存在显著不同之处。　分布式文件系统自然地，“分布式”是重点，它是相对与本地文件系统而言的。分布式文件系统通常指C/S架构或网络文件系统，用户数据没有直接连接到本地主机，而是存储在远程存储服务器上。NFS/CIFS是最为常见的分布式文件系统，这就是我们说的NAS系统。分布式文件系统中，存储服务器的节点数可能是1个(如传统NAS)，也可以有多个(如集群NAS)。对于单个节点的分布式文件系统来说，存在单点故障和性能瓶颈问题。除了NAS以外，典型的分布式文件系统还有AFS，以及下面将要介绍的集群文件系统(如Lustre, GlusterFS, PVFS2等)。　集群文件系统“集群”主要分为高性能集群HPC(High Performance Cluster)、高可用集群HAC(High Availablity Cluster)和负载均衡集群LBC(Load Balancing Cluster)。集群文件系统是指协同多个节点提供高性能、高可用或负载均衡的文件系统，它是分布式文件系统的一个子集，消除了单点故障和性能瓶问题。对于客户端来说集群是透明的，它看到是一个单一的全局命名空间，用户文件访问请求被分散到所有集群上进行处理。此外，可扩展性(包括Scale-Up和Scale-Out)、可靠性、易管理等也是集群文件系统追求的目标。在元数据管理方面，可以采用专用的服务器，也可以采用服务器集群，或者采用完全对等分布的无专用元数据服务器架构。目前典型的集群文件系统有SONAS, ISILON, IBRIX, NetAPP-GX, Lustre, PVFS2, GlusterFS, Google File System, LoongStore, CZSS等。　并行文件系统这种文件系统能够支持并行应用，比如MPI。在并行文件系统环境下，所有客户端可以在同一时间并发读写同一个文件。并发读，大部分文件系统都能够实现。并发写实现起来要复杂许多，既要保证数据一致性，又要最大限度提高并行性，因此在锁机制方面需要特别设计，如细粒度的字节锁。通常SAN共享文件系统都是并行文件系统，如GPFS、StorNext、GFS、BWFS，集群文件系统大多也是并行文件系统，如Lustre, Panasas等。如何区分？区分这三者的重点是“分布式”、“集群”、“并行”三个前缀关键字。简单来说，非本地直连的、通过网络连接的，这种为分布式文件系统；分布式文件系统中，服务器节点由多个组成的，这种为集群文件系统；支持并行应用(如MPI)的，这种为并行文件系统。在上面所举的例子中也可以看出，这三个概念之间具有重叠之处，比如Lustre，它既是分布式文件系统，也是集群和并行文件系统。但是，它们也有不同之处。集群文件系统是分布式文件系统，但反之则不成立，比如NAS、AFS。SAN文件系统是并行文件系统，但可能不是集群文件系统，如StorNext。GFS、HDFS之类，它们是集群文件系统，但可能不是并行文件系统。实际中，三者概念搞理清后，分析清楚文件系统的特征，应该还是容易正确地为其划分类别的。

---