mfs分布式系统从理论简介到实战部署

文章前面想说的话：这篇博客写出来真是有点累到了，本来昨天就基本就写好了，放在草稿里面，今天打开就没有了！！唉，就尼玛离我而去了，只有重写，然后中间虚拟机还“爆炸”重启又搞了一会，不容易呀！！希望各位博友看到有理解错误的地方还是能帮我指出来。

 

一、MFS简介

1、MFS是啥，能做啥？

MooseFS是一种分布式文件系统，它把数据分散存放在多个物理服务器上，前面只放置一台负责“调度”元数据服务器，最终呈现给用户的则是一个统一的资源。相对于集中式文件系统来说，分布式系统拥有更好的扩展性、稳定性、数据的安全性。

 

2、架构及实现原理

⑴、MooseFS文件系统架构包括以下四种角色：

a.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。

b.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。

c.数据存储服务器 (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

d.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。

 

⑵、实现原理

①MFS WIRTE 过程大概：

1、客户端向元数据服务器发送写入请求。
2、元数据服务器与Chunk Server进行交互（只有当所需的分块Chunks不存在的时候才进行这个交互）：
 a、元数据服务器只是在某些服务器创建新的分块chunks。
 b、Chunk Servers告知元数据服务器，步骤a已经操作成功。
3、元数据服务器告知客户端，你可以在哪个Chunk Server的哪些Chunks写入数据。
4、客户端向指定的Chunk Server写入数据
5、Chunk Server与其他Chunk Server进行数据同步。
6、Chunk Server之间同步成功。
7、Chunk Server告知客户端数据写入成功。

8、客户端告知元数据服务器本次写入完毕。

如下图：

 

 

②MFS READ 过程大概：

1、客户端向元数据服务器发出读请求。
2、元数据服务器把所需数据存放的位置（Chunk Server的IP地址和chunk编号）告知客户端。
3、客户端向已知的Chunk Server请求发送数据。

4、Chunk Server向客户端发送数据

如下图：

 

二、MFS实战部署

1、环境

系统及虚拟化软件：CENTOS 7.3、VMworkstation

四台虚拟机：Master(10.0.0.5)、LOG SERVER(10.0.0.6)、CHUNK SERVER1(10.0.0.31)

、CHUNK SERVER2(10.0.0.32)、CLIENT直接装在CHUNK SERVER2上

所需软件包和依赖包：moosefs-3.0.96.tar.gz、zlib-devel、make、gcc、fuse、fuse-devel

 

2、Mster服务器安装、部署

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##node3（10.0.0.5）上安装MFS [root@node3 src]#useradd mfs -s /sbin/nologin -M -g 1002 ##确保每一台上的MFS用户GID、UID相同 [root@node3 src]#tar -xf moosefs-3.0.96.tar.gz [root@node3 src]#cd moosefs-3.0.96 [root@node3 moosefs-3.0.96]#./configure --prefix=/usr/local/mfs --with-default-user=mfs --with-default-group=mfs --disable-mfschunkserver --disable-mfsmount ... [root@node3 moosefs-3.0.96]#make && make install   ...

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##配置Mster服务器文件 [root@node3 moosefs-3.0.96]#/usr/local/mfs/etc/mfs [root@node3 mfs]#cp mfsexports.cfg.sample mfsexports.cfg [root@node3 mfs]# cp mfsmaster.cfg.sample  mfsmaster.cfg [root@node3 mfs]#vim mfsexports.cfg         ##只需修改此文件，一般mfsmaster.cfg使用默认即可 *            /         rw,alldirs,mapall=mfs:mfs,password=redhat          ##最后一行添加。文件中，每一个条目就是一个配置规则，而每一个条目又分为三个部分，                                                                           ##其中第一部分是mfs客户端的ip地址或地址范围，第二部分是被挂载的目录，第三个部分用来设置mfs客户端可以拥有的访问权限 [root@node3 mfs]#cp /usr/local/mfs/var/mfs/metadata.mfs.empty /usr/local/mfs/var/mfs/metadata.mfs  ##手工开启元数据文件默认是empty文件

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##MFS启动以及检测 [root@node3 mfs]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start  open files limit has been set to: 16384 working directory: /usr/local/mfs/var/mfs lockfile created and locked initializing mfsmaster modules ... exports file has been loaded mfstopology configuration file (/usr/local/mfs/etc/mfstopology.cfg) not found - using defaults loading metadata ... metadata file has been loaded no charts data file - initializing empty charts master <-> metaloggers module: listen on *:9419 master <-> chunkservers module: listen on *:9420 main master server module: listen on *:9421 mfsmaster daemon initialized properly [root@node3 src]#  ps -ef | grep mfs      #检测服务是否开启 mfs        1799      1  0 Oct29 ?        00:06:16 /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster -a root      23864   1462  0 16:46 pts/0    00:00:00 grep --color=auto mfs   [root@node3 mfs]#netstat -ntlp           ##检测端口是否开启，本来服务器成功部署 tcp        0      0 0.0.0.0:9419            0.0.0.0:*               LISTEN      1799/mfsmaster       tcp        0      0 0.0.0.0:9420            0.0.0.0:*               LISTEN      1799/mfsmaster       tcp        0      0 0.0.0.0:9421            0.0.0.0:*               LISTEN      1799/mfsmaster

 

3、LOG SERVER安装、部署

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##node4（10.0.0.6） 安装MFS [root@node3 src]#useradd mfs -s /sbin/nologin -M -g 1002 [root@node3 src]#tar -xf moosefs-3.0.96.tar.gz [root@node3 src]#cd moosefs-3.0.96 [root@node3 moosefs-3.0.96]#./configure --prefix=/usr/local/mfs --with-default-user=mfs --with-default-group=mfs --disable-mfschunkserver --disable-mfsmount ... [root@node3 moosefs-3.0.96]#make && make install   ...

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##配置 LOG SERVER  [root@node4 moosefs-3.0.96]# cd /usr/local/mfs/etc/mfs/ [root@node4 mfs]# cp mfsmetalogger.cfg.sample mfsmetalogger.cfg [root@node4 mfs]# vim mfsmetalogger.cfg  MASTER_HOST = 10.0.0.5       ##此行值修改为MSTER SERVER IP，连接日志服务器连接到主服务器上备份元数据

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##MFS启动以及检测 [root@node4 ~]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmetalogger start ... [root@node4 ~]# ps -ef |  grep meta  ##程序正常工作 mfs        1768      1  0 Oct29 ?        00:02:35 /usr/local/mfs/sbin/mfsmetalogger start [root@node4 ~]# netstat -lantp|grep metalogger  ##与MASTER 端口建立连接 tcp        0      0 10.0.0.6:60518          10.0.0.5:9419           ESTABLISHED 1768/mfsmetalogger

 

4、CHUNK SERVER1安装、部署

 

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##node1(10.0.0.31)安装MFS [root@node3 src]#useradd mfs -s /sbin/nologin -M -g 1002 ##确保每一台上的MFS用户GID、UID相同 [root@node3 src]#tar -xf moosefs-3.0.96.tar.gz [root@node3 src]#cd moosefs-3.0.96 [root@node3 moosefs-3.0.96]#./configure --prefix=/usr/local/mfs --with-default-user=mfs --with-default-group=mfs --disable-mfsmaster --disable-mfsmount ##配置发生改变 ... [root@node3 moosefs-3.0.96]#make && make install   ...

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##配置CHUNK SERVER1 [root@node1 moosefs-3.0.96]# cd /usr/local/mfs/etc/mfs/ [root@node1 mfs]#cp mfschunkserver.cfg.sample mfschunkserver.cfg [root@node1 mfs]# vim mfschunkserver.cfg  MASTER_HOST = 10.0.0.5  ##修改此行值为MASTER IP [root@node1 mfs]#cp mfshdd.cfg.sample  mfshdd.cfg [root@node1 mfs]#mkdir /data    ##创建用来储存数据目录 [root@node1 mfs]#chown -R mfs:mfs /data/ [root@node1 mfs]#vim mfshdd.cfg                ##该文件用来设置你将 Chunk Server 的哪个目录共享出去给 Master Server进行管理。当然，虽然这里填写的是共享的目录，但是这个目录后面最好是一个单独的分区。 /data                                 ###最后一行加入储存数据的目录

 

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###启动MFS、状态检查 [root@node1 mfs]# /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver start open files limit has been set to: 16384 working directory: /usr/local/mfs/var/mfs lockfile created and locked setting glibc malloc arena max to 4 setting glibc malloc arena test to 4 initializing mfschunkserver modules ... hdd space manager: path to scan: /data hdd space manager: start background hdd scanning (searching for available chunks) main server module: listen on *:9422 no charts data file - initializing empty charts mfschunkserver daemon initialized properly ###服务是否启动 [root@node1 ~]# ps -ef | grep  chunk mfs        1818      1  0 Oct29 ?        00:08:05 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver root       9827   1623  0 17:11 pts/0    00:00:00 grep --color=auto chunk ##连接是否建立 [root@node1 ~]# netstat -lantp|grep 9420 tcp        0      0 10.0.0.31:43148         10.0.0.5:9420           ESTABLISHED 1818/mfschunkserver

 

5、CHUNK SERVER2和CLIENT安装、部署

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##node2(10.0.0.32)安装MFS [root@node3 src]#useradd mfs -s /sbin/nologin -M -g 1002 ##确保每一台上的MFS用户GID、UID相同 [root@node3 src]#tar -xf moosefs-3.0.96.tar.gz [root@node3 src]#cd moosefs-3.0.96 [root@node3 moosefs-3.0.96]#./configure --prefix=/usr/local/mfs --with-default-user=mfs --with-default-group=mfs --disable-mfsmaster --enable-mfsmount ##由于我硬件限制，我将CLINET和CHUNK SERVER2安装在一起，配置要--enable-mfsmount ... [root@node3 moosefs-3.0.96]#make && make install   ...

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[root@node2 moosefs-3.0.96]# cd /usr/local/mfs/etc/mfs/ [root@node2 mfs]#cp mfschunkserver.cfg.sample mfschunkserver.cfg [root@node2 mfs]# vim mfschunkserver.cfg  MASTER_HOST = 10.0.0.5  ##修改此行值为MASTER IP [root@node2 mfs]#cp mfshdd.cfg.sample  mfshdd.cfg [root@node2 mfs]#mkdir /data    ##创建用来储存数据目录 [root@node2 mfs]#chown -R mfs:mfs /data/ [root@node2 mfs]#vim mfshdd.cfg                ##该文件用来设置你将 Chunk Server 的哪个目录共享出去给 Master Server进行管理。当然，虽然这里填写的是共享的目录，但是这个目录后面最好是一个单独的分区。 /data

1	##服务启动状态检测应与CHUNK SERVER1几乎相同

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##CLINET部分，先检查fuse模块是否加载 [root@node2 bin]# lsmod | grep fuse fuse                   87741  1            ##如果没有，modeprobe fuse 加载此模块如果在失败应该是内核版本过低，升级内核、 ##创建CLIENT 挂载目录 [root@node2 bin]#mkdire /mfsdata [root@node2 bin]#chown -R mfs:mfs /mfsdata/ ##挂载目录 [root@node2 bin]#/usr/local/mfs/bin/mfsmount /mfsdata -H 10.0.0.5

 

三、MFS功能测试

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[root@node2 /]# cd /mfsdata/ [root@node2 mfsdata]# vim 111.txt wo shi 11111 ##切换到MASTER SERVER [root@node3 mfs]# vim /usr/local/mfs/var/mfs/changelog.0.mfs    89: 1509355991|SESADD(#10705800883749376268,1,16,0000,1001,1001,1001,1001,1,9,0,4294967295,167772192,/mfsdata):2 90: 1509356218|ACQUIRE(2,5) 91: 1509356218|ATTR(5,420,1001,1001,1509356218,1509356218,0,0) 92: 1509356229|ACCESS(1) 93: 1509356231|CREATE(1,.111.txt.swp,1,384,18,1001,1001,0):12 94: 1509356231|ACQUIRE(2,12) ##切换到LOG SERVER [root@node4 mfs]# vim changelog_ml.0.mfs 89: 1509355991|SESADD(#10705800883749376268,1,16,0000,1001,1001,1001,1001,1,9,0,4294967295,167772192,/mfsdata):2 90: 1509356218|ACQUIRE(2,5) 91: 1509356218|ATTR(5,420,1001,1001,1509356218,1509356218,0,0) 92: 1509356229|ACCESS(1) 93: 1509356231|CREATE(1,.111.txt.swp,1,384,18,1001,1001,0):12 94: 1509356231|ACQUIRE(2,12) 95: 1509356231|CREATE(1,.111.txt.swx,1,384,18,1001,1001,0):13 96: 1509356231|ACQUIRE(2,13) ##可以看到LOG SERVER已经把MASTER SERVER 记录备份到日志服务器上 ##在CLIENT上，还可以具体查看数据的副本数量，更多功能有兴趣自己可以查一下 [root@node2 mfsdata]# /usr/local/mfs/bin/mfsfileinfo  /mfsdata/111.txt  /mfsdata/111.txt:     chunk 0: 0000000000000007_00000001 / (id:7 ver:1)         copy 1: 10.0.0.31:9422 (status:VALID)         copy 2: 10.0.0.32:9422 (status:VALID)

 

四、总结

  从原理架构到实际搭建部署，不知道大家有没有发现一点，在MSTAER SERVER这个点不是有点像是单点，在实际生产环境中是尽量允许单点的存在，特别是想在“调度器”这类角色的服务器上，他们的状态影响着整个服务器集群的状态和对外提供服务的好坏。虽然放置了一台日志服务器，可以从日志服务器拿备份的元数据做恢复，但是恢复的这段时间服务就要停掉吗？？所以后面我们要把MFS跟DRBD高可用结合起来，实现故障的自动切换。