分布式文件系统 - fastDFS

fastDSF介绍

FastDFS是用c语言编写的一款开源的分布式文件系统，它是由淘宝资深架构师余庆编写并开源。FastDFS专为互联网量身定制，充分考虑了冗余备份、负载均衡、线性扩容等机制，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、下载等服务。

fastDSF架构 

FastDFS架构包括 Tracker server和Storageserver。客户端请求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。

如下图：

1）Tracker

Tracker Server作用是负载均衡和调度，通过Tracker server在文件上传时可以根据一些策略找到Storage server提供文件上传服务。可以将tracker称为追踪服务器或调度服务器。FastDFS集群中的Tracker server可以有多台，Tracker server之间是相互平等关系同时提供服务，Tracker server 不存在单点故障。客户端请求Tracker server采用轮询方式，如果请求的tracker无法提供服务则换另一个tracker。

2）Storage

Storage Server作用是文件存储，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使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。Storage集群采用了分组存储方式。storage集群由一个或多个组构成，集群存储总容量为集群中所有组的存储容量之和。一个组由一台或多台存储服务器组成，组内Storage server之间是平等关系，不同组的Storage server之间不会相互通信，同组内的Storage server之间会相互连接进行文件同步，从而保证同组内每个storage上的文件完全一致的。一个组的存储容量为该组内的存储服务器容量最小的那个，由此可见组内存储服务器的软硬件配置最好是一致的。采用分组存储方式的好处是灵活、可控性较强。比如上传文件时，可以由客户端直接指定上传到的组也可以由 tracker进行调度选择。一个分组的存储服务器访问压力较时，可以在该组增加存储服务器来扩充服务能力（纵向扩容）。当系统容量不足时，可以增加组来扩充存储容量（横向扩容）。 

3）Storage状态收集

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。

文件上传流程

 

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。

文件下载流程

 

 

tracker根据请求的文件路径即文件ID 来快速定义文件。

比如请求下边的文件：

1.通过组名tracker能够很快的定位到客户端需要访问的存储服务器组是group1，并选择合适的存储服务器提供客户端访问。

2.存储服务器根据“文件存储虚拟磁盘路径”和“数据文件两级目录”可以很快定位到文件所在目录，并根据文件名找到客户端需要访问的文件。

fastDF tracker 配置

fastDFS的配置文件目录 ：/etc/fdfs

主要的配置文件：/etc/fdfs/tracker.conf （tracker配置文件 ）；storage.conf（storage配置文件）

tracker.conf配置内容如下：

端口：port=22122

存储策略：store_lookup=

取值范围：0（轮询向storage存储文件）、1（指定具体的group）、2负载均衡，选择空闲的storage存储

指定具体的group：store_group= 如果store_lookup设置为1则这里必须指定一个具体的group。

tracker 基础目录：base_path=/home/fastdfs，tracker在运行时会向此目录存储storage的管理数据。

storage配置

storage.conf配置 内容如下：

组名：group_name=group1

端口：port=23000

向tracker心跳间隔（秒）：heart_beat_interval=30

storage基础目录：base_path=/home/fastdfs

磁盘存储目录，可定义多个store_path：

store_path0=/home/fastdfs/fdfs_storage 此目录下存储上传的文件，在/home/fastdfs/fdfs_storage/data下

store_path1=...

...

上报tracker的地址：tracker_server=192.168.101.64:22122

如果有多个tracker则配置多个tracker，比如：

tracker_server=192.168.101.64:22122

tracker_server=192.168.101.65:22122

启动停止

fastDFS启动/停止脚本目录：

fdfs_trackerd：tracker脚本，通过此脚本对 tracker进行启动和停止

/usr/bin/fdfs_trackerd /etc/fdfs/tracker.conf restart

fdfs_storaged：storage脚本，通过此脚本对 storage进行启动和停止

/usr/bin/fdfs_storaged /etc/fdfs/storage.conf restart

文件上传下载测试

1）创建maven工程

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/net.oschina.zcx7878/fastdfs-client-java -->
        <dependency>
            <groupId>net.oschina.zcx7878</groupId>
            <artifactId>fastdfs-client-java</artifactId>
            <version>1.27.0.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-io</artifactId>
            <version>1.3.2</version>
        </dependency>
    </dependencies>

2 ) 配置 文件
在classpath:config下创建fastdfs-client.properties文件

fastdfs.connect_timeout_in_seconds = 5
fastdfs.network_timeout_in_seconds = 30
fastdfs.charset = UTF-8
fastdfs.tracker_servers = 192.168.85.129:22122(配置的地址)

3) 文件上传 

@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class TestFastDFS {
 
    //上传文件
    @Test
    public void testUpload(){
 
        try {
            //加载fastdfs-client.properties配置文件
            ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs-client.properties");
            //定义TrackerClient，用于请求TrackerServer
            TrackerClient trackerClient = new TrackerClient();
            //连接tracker
            TrackerServer trackerServer = trackerClient.getConnection();
            //获取Stroage
            StorageServer storeStorage = trackerClient.getStoreStorage(trackerServer);
            //创建stroageClient
            StorageClient1 storageClient1 = new StorageClient1(trackerServer,storeStorage);
            //向stroage服务器上传文件
            //本地文件的路径
            String filePath = "F:/壁纸/003.jpg";
            //上传成功后拿到文件Id
            String fileId = storageClient1.upload_file1(filePath, "jpg", null);
            System.out.println(fileId);
            //group1/M00/00/00/wKhVgVw-qbmAXdpRAAp2uCv_JwU096.jpg
 
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
 
    }
}

4) 文件查询

 //查询文件
    @Test
    public void testQueryFile() throws IOException, MyException {
        ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs-client.properties");
        TrackerClient tracker = new TrackerClient();
        TrackerServer trackerServer = tracker.getConnection();
        StorageServer storageServer = null;
        StorageClient storageClient = new StorageClient(trackerServer,storageServer);
 
        FileInfo fileInfo = storageClient.query_file_info("group1",
                "M00/00/00/wKhVgVw-qbmAXdpRAAp2uCv_JwU096.jpg");
        System.out.println(fileInfo);
    }

5) 文件下载

//下载文件
    @Test
    public void testDownload(){
        try {
            //加载fastdfs-client.properties配置文件
            ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs-client.properties");
            //定义TrackerClient，用于请求TrackerServer
            TrackerClient trackerClient = new TrackerClient();
            //连接tracker
            TrackerServer trackerServer = trackerClient.getConnection();
            //获取Stroage
            StorageServer storeStorage = trackerClient.getStoreStorage(trackerServer);
            //创建stroageClient
            StorageClient1 storageClient1 = new StorageClient1(trackerServer,storeStorage);
            //下载文件
            //文件id
            String fileId = "group1/M00/00/00/wKhVgVw-qbmAXdpRAAp2uCv_JwU096.jpg";
            byte[] bytes = storageClient1.download_file1(fileId);
            //使用输出流保存文件
            FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("F:/003.jpg"));
            fileOutputStream.write(bytes);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (MyException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

6) 配置Nginx图片服务虚拟机主机

图片服务虚拟主机的作用是负载均衡，将图片请求转发到storage server上。

在nginx图片代理服务上配置图片服务器虚拟主机 : 

#图片服务
        upstream img_server_pool{
        #server 192.168.101.64:80 weight=10;
        server 192.168.0.133:8888 weight=10;
        }
#服务
    server {
        listen 8888;
        server_name img.xuecheng.com;
        #个人中心
        location /group1 {
        proxy_pass http://img_server_pool;
        }

图片服务器启动

1、启动tracker：/usr/bin/fdfs_trackerd /etc/fdfs/tracker.conf restart
2、启动storage：/usr/bin/fdfs_storaged /etc/fdfs/storage.conf restart
3、启动storage上的nginx：/usr/local/nginx/sbin/nginx ‐c /usr/local/nginx/conf/nginx‐fdfs.conf
4、启动图片虚拟主机 nginx