FastDFS原理及部署

Posted 2020-11-27

FastDFS是一个c语言编写的一个开源的轻量级分布式文件系统，它对文件进程管理，功能包括：文件存储，文件同步，文件访问（文件上传、文件下载）等，解决了大容量存储和负载均衡的问题，特别适合以文件为载体的在线服务，如相册网站，视频网站等等，FastDFS为互联网量身定制，充分考虑了冗余备份，负载均衡，现行扩容等，并注重高可用，高性能等指标，使用FastDFS很容易搭建一套高性能的文件服务器集群提供文件上传、下载服务。

一、FastDFS原理及架构详解

1、FastDFS架构
FastDFS架构包括Tracker server和Storage server，client请求Tracker server 进行文件上传、下载，通过Tracker server调度最终由Storage server完成文件上传和下载。

Tracker server：负责调度及负载均衡，通过Tracker server，在文件上传时可以根据一些策略找到Storage server来提供上传服务，可以将tracker称为追踪服务器或调度服务器；
Storage server：负责文件最终存储，客户端上传的文件最终存储在storage服务器上，Storage server没有实现自己的文件系统，而是利用操作系统的文件系统来管理文件，可以将storage称为存储服务器。

2、Fast DFS系统的角色
Fast DFS系统有三个角色：跟踪服务器（Tracker Server）、存储服务器（Storage Server）和客户端（Client）。

Tracker Server：跟踪服务器，主要做调度工作，起到均衡的作用；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group等信息，并保持周期性心跳。
Storage Server：存储服务器，主要提供容量和备份服务；以group为单位，每个group内部可以有多台storage server，数据互为备份。
Client：客户端，上传下载数据的服务器，也就是我们自己的项目所部署在的服务器。

3、Fast DFS原理
关于模块：跟踪服务器和存储节点都可以由一台或多台服务器构成，跟踪服务器和存储节点均可以随时增加或者下线不会影响线上服务，其中跟踪服务器中所有服务器是对 等，可以根据服务器压力情况随时增加或减少

4、文件上传流程
Storage server会连接集群中所有的Tracker server，定时向他们报告自己的状态，包括磁盘剩余空间、文件同步状况、文件上传下载次数等统计信息。

客户端上传文件后存储服务器将文件ID返回给客户端，此文件ID用于以后访问该文件的索引信息。
文件索引信息包括：组名，虚拟磁盘路径，数据两级目录，文件名。

组名：文件上传后所在的storage组名称，在文件上传成功后有storage服务器返回，需要客户端自行保存。
虚拟磁盘路径：storage配置的虚拟路径，与磁盘选项store_path*对应。如果配置了store_path0则是M00，如果配置了store_path1则是M01，以此类推。
数据两级目录：storage服务器在每个虚拟磁盘路径下创建的两级目录，用于存储数据文件。
文件名：与文件上传时不同。是由存储服务器根据特定信息生成，文件名包含：源存储服务器IP地址、文件创建时间戳、文件大小、随机数和文件拓展名等信息。

5、文件下载流程

client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是异步的，所以有可能出现在读的时候，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storage，tracker按照如下规则选择group内可读的storage：
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（5分钟），说明文件创建后，认为经过最大同步时间后，肯定已经同步到其他storage了。

二、部署Fast DFS

1、环境如下

博文中所用软件包均可在此（提取码：koxu）下载

由于有一些重复性的安装操作，所以找大佬写了个脚本，可以在进行那些重复性操作时，执行这个脚本。在上述链接中就有此脚本
2、配置tracker1

[root@tracker1 ~]# mkdir fastdfs
[root@tracker1 ~]# cd fastdfs/
[root@tracker1 fastdfs]# ls
fastdfs.tar.gz  install.sh  libfastcommon.tar.gz
[root@tracker1 fastdfs]# sh install.sh            # 执行脚本
tracker server install succees .......
[root@tracker1 fastdfs]# /etc/init.d/fdfs_trackerd start            # 起服务
Reloading systemd:                                         [  OK  ]
Starting fdfs_trackerd (via systemctl):                    [  OK  ]
[root@tracker1 fastdfs]# netstat -anput | grep 22122          # 确认端口在监听
tcp        0      0 192.168.171.134:22122   0.0.0.0:*               LISTEN      3847/fdfs_trackerd  

3、配置tracker2

[root@tracker2 ~]# mkdir fastdfs
[root@tracker2 ~]# cd fastdfs/
[root@tracker2 fastdfs]# ls
fastdfs.tar.gz  install.sh  libfastcommon.tar.gz
[root@tracker2 fastdfs]# sh install.sh
tracker server install succees .......
[root@tracker2 fastdfs]# /etc/init.d/fdfs_trackerd start 
Reloading systemd:                                         [  OK  ]
Starting fdfs_trackerd (via systemctl):                    [  OK  ]
[root@tracker2 fastdfs]# netstat -anput | grep 22122
tcp        0      0 192.168.171.135:22122   0.0.0.0:*               LISTEN      4276/fdfs_trackerd  

4、配置storage1

[root@storage1 ~]# mkdir fastdfs
[root@storage1 ~]# cd fastdfs/
[root@storage1 fastdfs]# tar zxf libfastcommon.tar.gz         
[root@storage1 fastdfs]# tar zxf fastdfs.tar.gz 
[root@storage1 libfastcommon-1.0.43]# ./make.sh && ./make.sh install
[root@storage1 libfastcommon-1.0.43]# cd ../fastdfs-6.06/
[root@storage1 fastdfs-6.06]# ./make.sh && ./make.sh install 
[root@storage1 fastdfs-6.06]# cd conf/
[root@storage1 conf]# cp mime.types http.conf /etc/fdfs/
[root@storage1 conf]# cd ../../
[root@storage1 fastdfs]# tar zxf fastdfs-nginx-module.tar.gz 
[root@storage1 fastdfs]# cp fastdfs-nginx-module-1.22/src/mod_fastdfs.conf /etc/fdfs/
[root@storage1 fastdfs]# cd /etc/fdfs/
[root@storage1 fdfs]# mkdir -p /data/storage-fdfs/base        # 建议分开放
[root@storage1 fdfs]# mkdir -p /data/storage-fdfs/store
[root@storage1 fdfs]# cp storage.conf.sample storage.conf
[root@storage1 fdfs]# vim storage.conf
group_name = group1
bind_addr =192.168.171.140
base_path = /data/storage-fdfs/base           #数据和日志目录地址
store_path0 = /data/storage-fdfs/store             # 存储地
tracker_server = 192.168.171.134:22122             #以下是指定tracker-server的监听地址
tracker_server = 192.168.171.135:22122
http.server_port = 8888                 #http访问文件的端口
[root@storage1 fdfs]# vim mod_fastdfs.conf 
base_path=/data/storage-fdfs/base
tracker_server=192.168.171.134:22122
tracker_server=192.168.171.135:22122
storage_server_port=23000
group_name=group1
url_have_group_name = true            #当group有多个的时候需要更改为true，以组名去访问
store_path0=/data/storage-fdfs/store
group_count = 2
[group1]
group_name=group1
storage_server_port=23000
store_path_count=1
store_path0=/data/storage-fdfs/store
[group2]
group_name=group2
storage_server_port=23000
store_path_count=1
store_path0=/data/storage-fdfs/store
#编译安装nginx并添加第三方模块
[root@storage1 fdfs]# cd ~/fastdfs/
[root@storage1 fastdfs]# yum -y install pcre-devel openssl-devel 
[root@storage1 fastdfs]# tar zxf nginx-1.16.1.tar.gz 
#注意下面的第三方nginx模块路径，要与自己的对应
[root@storage1 fastdfs]# cd nginx-1.16.1/
[root@storage1 nginx-1.16.1]# ./configure --add-module=/root/fastdfs/fastdfs-nginx-module-1.22/src && make && make install 
[root@storage1 nginx-1.16.1]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
#在原来的server字段上面（34行）添加以下内容
    server {
        listen 8888;
        server_name localhost;
        location ~/group[0-9]/M00/ {
                ngx_fastdfs_module;
        }
}   
[root@storage1 nginx-1.16.1]# /etc/init.d/fdfs_storaged start 
Starting fdfs_storaged (via systemctl):                    [  确定  ]
[root@storage1 nginx-1.16.1]# /usr/local/nginx/sbin/nginx 
ngx_http_fastdfs_set pid=16712
#确定相关端口在监听
[root@storage01 conf]# netstat -anput | grep 23000
[root@storage01 conf]# netstat -anpt | grep 80
[root@storage01 conf]# netstat -anpt | grep 8888

4、配置主机storage02

[root@storage2 fastdfs]# tar zxf libfastcommon.tar.gz 
[root@storage2 fastdfs]# tar zxf fastdfs.tar.gz 
[root@storage2 fastdfs]# cd libfastcommon-1.0.43/
[root@storage2 libfastcommon-1.0.43]# ./make.sh && ./make.sh install 
[root@storage2 libfastcommon-1.0.43]# cd ../fastdfs-6.06/
[root@storage2 fastdfs-6.06]# ./make.sh && ./make.sh install 
[root@storage2 fastdfs-6.06]# cd conf/
[root@storage2 conf]# cp mime.types http.conf /etc/fdfs/
[root@storage2 conf]# cd ../../
[root@storage2 fastdfs]# tar zxf fastdfs-nginx-module.tar.gz 
[root@storage2 fastdfs]# cd /etc/fdfs/
#将storage01修改后的配置文件复制到本地
[root@storage2 fdfs]# scp root@192.168.171.140:/etc/fdfs/storage.conf /etc/fdfs/
[root@storage2 fdfs]# scp root@192.168.171.140:/etc/fdfs/mod_fastdfs.conf /etc/fdfs/
[root@storage2 fdfs]# vim storage.conf           # 修改复制后的配置文件
group_name = group2
bind_addr =192.168.171.143
[root@storage2 fdfs]# vim mod_fastdfs.conf 
group_name=group2
[root@storage2 fdfs]# mkdir -p /data/storage-fdfs/base
[root@storage2 fdfs]# mkdir -p /data/storage-fdfs/store
#安装nginx
[root@storage2 fdfs]# cd ~/fastdfs/
[root@storage2 fastdfs]# tar zxf nginx-1.16.1.tar.gz 
[root@storage2 fastdfs]# yum -y install pcre-devel openssl-devel 
[root@storage2 nginx-1.16.1]# ./configure --add-module=/root/fastdfs/fastdfs-nginx-module-1.22/src/ && make && make install 
[root@storage2 nginx-1.16.1]# cd /usr/local/nginx/conf/
#将storage01主机的配置文件复制过来即可
[root@storage2 conf]# scp root@192.168.171.140:/usr/local/nginx/conf/nginx.conf ./
[root@storage2 ~]# /etc/init.d/fdfs_storaged start 
Starting fdfs_storaged (via systemctl):                    [  确定  ]
[root@storage2 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx 
ngx_http_fastdfs_set pid=5694
[root@storage02 conf]# netstat -anput | grep 23000
[root@storage02 conf]# netstat -anpt | grep 80
[root@storage02 conf]# netstat -anpt | grep 8888

5、配置主机nginx提供反向代理功能

[root@nginx ~]# tar zxf nginx-1.16.1.tar.gz 
[root@nginx ~]# yum -y install pcre-devel openssl-devel 
[root@nginx ~]# cd nginx-1.16.1/
[root@nginx nginx-1.16.1]# ./configure && make && make install 
[root@nginx nginx-1.16.1]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
#找到http字段
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    #添加如下内容
    upstream fdfs_group1 {
        server 192.168.171.140:8888 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
        }
    upstream fdfs_group2 {
        server 192.168.171.143:8888 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
        }
    #找到server字段
 server {
        listen       80;
        server_name  localhost
        #charset koi8-r
        #access_log  logs/host.access.log  main;
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
                #添加如下内容
        location ~/group1 {
                proxy_pass http://fdfs_group1;
        }
        location ~/group2 {
                proxy_pass http://fdfs_group2;
        }
[root@nginx nginx-1.16.1]# /usr/local/nginx/sbin/nginx 
[root@nginx nginx-1.16.1]# netstat -anput |grep 80

6、客户端验证服务是否可以正常使用

[root@client ~]# mkdir fastdfs
[root@client ~]# cd fastdfs/
[root@client fastdfs]# tar zxf libfastcommon.tar.gz 
[root@client fastdfs]# tar zxf fastdfs.tar.gz 
[root@client fastdfs]# cd libfastcommon-1.0.43/
[root@client libfastcommon-1.0.43]# ./make.sh && ./make.sh install 
[root@client libfastcommon-1.0.43]# cd ../fastdfs-6.06/
[root@client fastdfs-6.06]# ./make.sh && ./make.sh install 
[root@client fastdfs-6.06]# cd /etc/fdfs/
[root@client fdfs]# cp client.conf.sample client.conf
[root@client fdfs]# vim /etc/fdfs/client.conf
base_path = /data/storage-fdfs/base
tracker_server = 192.168.171.134:22122
tracker_server = 192.168.171.135:22122
[root@client ~]# mkdir -p /data/storage-fdfs/store
[root@client ~]# ls test.jpg 
test.jpg
[root@client ~]# fdfs_upload_file /etc/fdfs/client.conf test.jpg          # 上传
group2/M00/00/00/wKirj15-NhGAIeapAAFEF6rSzeI524.jpg 
#上面返回的信息需要保存，访问这个图片时需要
[root@client ~]# fdfs_download_file /etc/fdfs/client.conf group2/M00/00/00/wKirj15-NhGAIeapAAFEF6rSzeI524.jpg b.jpg
[root@client ~]# ls b.jpg 
b.jpg                 # 可以看到已经下载并且更改名称了

浏览器访问nginx反向代理+上传图片时返回的ID

最后附加几条FastDFS命令

fdfs_upload_file  Usage: 
fdfs_upload_file <config_file> <local_filename> [storage_ip:port] [store_path_index] 
用于上传文件  
用法为 fdfs_upload_file + 配置文件 + 文件 
fdfs_download_file  Usage: 
fdfs_download_file <config_file> <file_id> [local_filename] [<download_offset> <download_bytes>] 
用于下载文件  
用法为 fdfs_download_file + 配置文件 + 文件 
fdfs_file_info Usage: 
fdfs_file_info <config_file> <file_id> 
用于查看文件信息  
用法为 fdfs_file_info + 配置文件 + 文件 
fdfs_delete_file  Usage: 
fdfs_delete_file <config_file> <file_id> 
用于删除文件  
用法为 fdfs_delete_file + 配置文件 + 文件 
fdfs_monitor  Usage: 
fdfs_monitor <config_file> [-h <tracker_server>] [list|delete|set_trunk_server <group_name> [storage_id]] 
用于查看集群信息  
用法为 fdfs_monitor + 配置文件