分布式文件系统.get(LEVEL1)No.104

Posted 2021-04-24 一名叫大蕉的程序员

如果你有两个小时，还有IDE，还懂一点点 Java ，来坐下来，半个小时教你自己写一个分布式文件系统，还有电脑。因为这篇文章在手机完全没法看。。

如果你没有，那还是先关掉，等你有时间了再打开。

什么是分布式文件系统？

分布式文件系统。可以拆分为三个词，分布式、文件和文件系统。

什么是分布式？简单来说就是用一批机器通过网络进行协同统一提供某种服务，这种服务的内部细节通常是对外透明的，外部只能感知到这个系统是提供某个可靠的服务，而不关心内部的节点状态，副本，分割等等。

什么是文件？对于linux系统来说，一切都是文件。那什么是文件呢？无论什么文件，都可以看成很大很大的二进制数组。

什么是文件系统？首先系统就是多个组件有机结合的产物，文件系统则是系统中负责管理和存储文件信息的子系统。

所以什么叫分布式文件系统？

就是一个利用一批机器通过网络方式，以统一透明的服务对外提供文件存储和文件管理的系统。

下面就开始练级了，能学到哪算哪，今天只搞搞 Level1。

JDK是8，依赖使用maven 管理，先看看maven 依赖，只依赖了一个guava 包，用来方便处理各种集合。

<dependency>
   <groupId>com.google.guava</groupId>
   <artifactId>guava</artifactId>
   <version>25.1-jre</version>
</dependency>

Level 1 搞一个简单的内存分布式存储器

package com.bigbanana.lab.lab3.dajiao.step1;

import com.google.common.primitives.Bytes;

import java.util.*;

public class SimpleDistributeFSInMemory {

   public static Map<String,Map<String,List<Byte>>> servers= new HashMap<>();
   public static Integer serverSize = 3;

   static {
      /**
       * 初始化三台虚拟的机器
       */
      for(int i = 0 ; i < serverSize ;i++){
         Map<String,List<Byte>> server = new HashMap<>();
         servers.put(i+"",server);
      }

   }

   public static void main(String[] args){
      /**
       * 命令行初始化
       */
      Scanner scanner = new Scanner(System.in);

      while (scanner.hasNextLine()){
         String command  = scanner.nextLine();
         String[] commandArray = command.split(" ");

         String targetCommand = commandArray[0];
         String fileName = commandArray[1];

         /**
          * 根据文件名找到文件所在的服务器，并获得对应文件池的索引
          */
         int serverIndex = getServerIndex(fileName);
         Map<String,List<Byte>> serverFile = servers.get(serverIndex+"");

         if("get".equals(targetCommand)){
            println("getting file from server "+serverIndex +"....");

            /**
             * 如果是get 从文件桶中找到对应名称的文件，并把它转成String 输出出来。
             */
            println(new String(Bytes.toArray(serverFile.getOrDefault(fileName,new ArrayList<>()))));

         }else if("put".equals(targetCommand)){
            /**
             * 如果是put 把文件(这里是 String)转换成 byte 数组，并把它保存到文件桶中
             */
            println("putting file to server "+serverIndex +"....");
            String file = commandArray[2];
            List<Byte> fileBytes = Bytes.asList(file.getBytes());

            serverFile.put(fileName,fileBytes);

            println("success");
         }
      }

   }

   /**
    * 打印的工具类
    */
   public static void println(Object o){
      System.out.println(o);
   }

   /**
    * 根据hash获取文件服务的编号
    */
   public static Integer getServerIndex(String fileName){
      return fileName.hashCode() % serverSize;
   }
}

在命令行中敲一下自己刚刚实现的文件系统，可以看到我们已经实现了最最基础的功能，即 get 和 put。

put banana.git banananisToooBig
putting file to server 1....
success
get banana.get
getting file from server 0....

get banana.git
getting file from server 1....
banananisToooBig

实现的思路是怎样的呢？

1、初始化整个服务器集群，这里用了3，Level 2 中这里会将服务器抽象成单独的实体。

public static Map<String,Map<String,List<Byte>>> servers= new HashMap<>();
public static Integer serverSize = 3;

static {
   /**
    * 初始化三台虚拟的机器
    */
   for(int i = 0 ; i < serverSize ;i++){
      Map<String,List<Byte>> server = new HashMap<>();
      servers.put(i+"",server);
   }

}

2、定义服务器的分桶方式，这里使用文件名 hash 然后取 mod 的方式进行服务器寻址。

/**
 * 根据hash获取文件服务的编号
 */
public static Integer getServerIndex(String fileName){
   return fileName.hashCode() % serverSize;
}

3、获取对应的服务器，根据我们前边定义的方式，我们这里直接从 Map 里边取出来了。

/**
 * 根据文件名找到文件所在的服务器，并获得对应文件池的索引
 */
int serverIndex = getServerIndex(fileName);
Map<String,List<Byte>> serverFile = servers.get(serverIndex+"");

4、定义put 操作。取到对应的文件(这里把文件简化为String了)，然后获取文件对应的 byte 数组，把它们的格式进行统一之后，写入到服务器的文件桶里。

else if("put".equals(targetCommand)){
   /**
    * 如果是put 把文件(这里是 String)转换成 byte 数组，并把它保存到文件桶中
    */
   println("putting file to server "+serverIndex +"....");
   String file = commandArray[2];
   List<Byte> fileBytes = Bytes.asList(file.getBytes());

   serverFile.put(fileName,fileBytes);

   println("success");
}

5、定义 get 操作。跟put 操作一样，先找到文件服务器，再找到文件桶，然后从桶里按照 文件名 取得对应的 byte List，转换成byte数组然后 转换成 String，打印出来。

if("get".equals(targetCommand)){
   println("getting file from server "+serverIndex +"....");

   /**
    * 如果是get 从文件桶中找到对应名称的文件，并把它转成String 输出出来。
    */
   println(new String(Bytes.toArray(serverFile.getOrDefault(fileName,new ArrayList<>()))));

}

6、向外暴露 client ，这里是使用 Scanner 来扫描系统输入，然后按照  "command  文件名 文件内容" 的方式来组织这个过程。

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

while (scanner.hasNextLine()){
   String command  = scanner.nextLine();
   String[] commandArray = command.split(" ");

   String targetCommand = commandArray[0];
   String fileName = commandArray[1];
}

至此，我们分布式文件系统 LEVEL 1就愉快地结束了，希望对你有帮助，想让我实现 LEVEL 2说一下，因为这个版本是最简单的，LEVEL 2 会将各个服务进行抽象，方便我们后面对各个服务进行单独部署和协同，定义多一个 append 的api，当然还是以内存的格式，因为一开始就陷入文件流网络的操作，会让你很迷糊。当然我也放到github上了，就下边这个练级项目，在lab3里边。

上次说的 Java 练级项目我已经建立了，https://github.com/CallMeDJ/BananaLab.git ，怎么玩呢？

1、新建一个自己的package，并拷贝dajiao文件夹的demo类

2、实现类里边需要你实现的功能

3、跑 test ，通过之后可以提交。

4、写一个 MD文件，描述一下你的思路以及注意点。

5、提交你的PR，我会看情况 merge，目前已经有8位小伙伴一起练级啦。