文件存储系统 java 文件存储系统搭建

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definitely 2023-08-24 16:56:40

文章标签 文件存储系统 java Server 服务器客户端 文章分类 Java 后端开发

初步了解分布式原理：

分布式文件系统（Distributed File Systemm）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。简单来说，就是把一些分散的（分布在局域网内各个计算机上）共享文件夹，集合到一个文件夹内（虚拟共享文件夹）。对于用户来说，要访问这些共享文件夹时，只要打开这个虚拟共享文件夹，就可以看到所有链接到虚拟共享文件夹内的共享文件夹，用户感觉不到这些共享文件是分散在各个计算机上的。分布式文件系统的好处是集中访问、简化操作、数据容灾，以及提高文件的存取性能。

MFS原理：

MFS是一个具有容错性的网络分布式文件系统，它把数据分散存放在多个物理服务器上，而呈现给用户的则是一个统一的资源。

MFS文件系统的组成：

#元数据服务器（Master）:在整个体系中负责管理文件系统，维护元数据。
#元数据日志服务器（MetaLogger）:备份Master服务器的变化日志文件，文件类型为changelog_ml.*.mfs。当Master服务器数据丢失或者损坏时，可以从日志服务器中取得文件，进行修复。
#数据存储服务器（Chunk Server）:真正存储数据的服务器。存储文件时，会把文件分块保存，在数据服务器之间进行复制。数据服务器越多，能使用的“容量”就越大，可靠性就越高，性能也就越好。
#客户端（Client）:可以像挂载NFS一样挂载MFS文件系统，其操作是相同的。

MFS读取数据的处理过程：

#客户端向元数据服务器发出读请求
#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
#客户端向已知的Chunk Server请求发送数据
#Chunk Server向客户端发送数据

MFS写入数据的处理过程：

#客户端向元数据服务器发送写入请求
#元数据服务器与Chunk Server进行交互（只有当所需的分块Chunks存在的时候才进行交互），但元数据服务器只在某些服务器创建新的分块Chunks,创建成功后由Chunk Server告知元数据服务器操作成功。
#元数据服务器告知客户端，可以在哪个Chunk Server的哪些Chunks写入数据。
#客户端向指定的Chunk Server写入数据
#该Chunk Server与其他Chunk Server进行数据同步，同步成功后Chunk Server告知客户端数据写入成功
#客户端告知元数据服务器本次写入完毕

下面为MFS文件系统的基本组成架构：

文件存储系统 java 文件存储系统搭建_文件存储系统 java

mfs软件包链接：https://pan.baidu.com/s/1QDIMfqZGjlqUfRRwZfDFqQ 提取码：d3mi

下面我通过实验进行说明：

一、搭建Master Server

下载编译环境

yum install gcc gcc-c++ zlib-devel -y

关闭防火墙

systemctl stop firewalld.service 
setenforce 0

建立管理用户

useradd -s /sbin/nologin mfs

解压源码包

tar zxvf mfs-1.6.27-5.tar.gz -C /opt

对本台服务器进行配置，因为在进行源码包编译时，它是默认安装了所有模块的，而这台是Master所以需要禁用chunkserver和mount两个模块

cd /opt/mfs-1.6.27/
./configure \
--prefix=/usr/local/mfs \
--with-default-user=mfs \
--with-default-group=mfs \
--disable-mfschunkserver \
--disable-mfsmount

编译安装

make && make install

复制文件

cd /usr/local/mfs/etc/mfs/
cp mfsexports.cfg.dist mfsexports.cfg
cp mfsmaster.cfg.dist mfsmaster.cfg
cp mfsmetalogger.cfg.dist mfsmetalogger.cfg
cd /usr/local/mfs/var/mfs/
cp metadata.mfs.empty metadata.mfs

将该文件的属组和属主改为mfs

chown -R mfs.mfs /usr/local/mfs

本台服务器需要用到的配置文件有两个：mfsmaster.cfg（主配置文件）和mfsexports.cfg（被挂载目录及权限配置文件）。这两个文件不需要做任何修改就可以开始工作

mfsmaster.cfg文件常用参数如下：

#WORKING_USER = mfs #运行masterserver的用户
#WORKING_GROUP = mfs #运行masterserver的组
#SYSLOG_IDENT = mfsmaster #在syslog中表示是mfsmaster产生的日志
#LOCK_MEMORY = 0 #是否执行mlockall(),以避免mfsmaster进程溢出（默认为0）
#NICE_LEVEL = -19 #运行的优先级（如果可以，默认是-19；注意：进程必须用root启动）

#EXPORTS_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfs/mfsexports.cfg #被挂载目录及其权限控制文件的存放位置

#TOPOLOGY_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfs/mfstopology.cfg

#DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs #数据存放路径

#BACK_LOGS = 50 #metadata改变的log文件数目（默认是50）
#BACK_META_KEEP_PREVIOUS = 1

#REPLICATIONS_DELAY_INIT = 300
#REPLICATIONS_DELAY_DISCONNECT = 3600

#MATOML_LISTEN_HOST = #metalogger监听的IP地址（默认是，代表任何IP）
#MATOML_LISTEN_PORT = 9419 #metalogger监听的端口地址（默认是9419）
#MATOML_LOG_PRESERVE_SECONDS = 600

#MATOCS_LISTEN_HOST = #用于chunkserver连接的IP地址（默认是，代表任何IP）
#MATOCS_LISTEN_PORT = 9420 #用于chunkserver连接的端口地址（默认是9420）

#MATOCL_LISTEN_HOST = #用于客户端挂接连接的IP地址（默认是，代表任何IP）
#MATOCL_LISTEN_PORT = 9421 #用于客户端挂接连接的端口地址（默认是4921）

#CHUNKS_LOOP_MAX_CPS = 100000
#CHUNKS_LOOP_MIN_TIME = 300 #chunk的回环频率（默认是300秒）

#CHUNKS_SOFT_DEL_LIMIT = 10
#CHUNKS_HARD_DEL_LIMIT = 25
#CHUNKS_WRITE_REP_LIMIT = 2 #在一个循环里复制到一个chunkserver的最大chunk数
#CHUNKS_READ_REP_LIMIT = 10 #在一个循环里从一个chunkserver复制的最大chunk数
#ACCEPTABLE_DIFFERENCE = 0.1

#SESSION_SUSTAIN_TIME = 86400
#REJECT_OLD_CLIENTS = 0

#deprecated:
#CHUNKS_DEL_LIMIT - use CHUNKS_SOFT_DEL_LIMIT instead
#LOCK_FILE - lock system has been changed, and this option is used only to search for old lockfile

mfsexports.cfg文件参数格式如下：

#Allow everything but "meta".
/ rw,alldirs,maproot=0
#Allow "meta".
. rw

该文件每一个条目分为三部分
第一部分：客户端的IP地址
第二部分：被挂接的目录
第三部分：客户端拥有的权限

地址可以指定的几种表现形式：

#*——所有的IP地址
#n.n.n.n——单个IP地址
#n.n.n.n/b——IP网络地址/子网掩码
#f.f.f.f-t.t.t.t——IP段

目录部分的标识如下：

#/标识MFS根
#.表示MFSMETA文件系统

权限部分的标识如下

#ro——只读模式共享
#rw——读写的方式共享
#alldirs——允许挂载任何指定的子目录
#admin——管理员权限
#maproot——映射为root，还是指定的用户
#Password——指定客户端密码

启动Master Server

/usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start

查看进程，如果有MFS的进程表示服务成功开启

ps -ef | grep mfs

这是关闭Master Server命令

/usr/local/mfs/sbin/mfsmaster -s

二、搭建Metalogger Server

安装编译环境

yum install gcc gcc-c++ zlib-devel -y

关闭防火墙

systemctl stop firewalld.service 
setenforce 0

创建管理用户

useradd -s /sbin/nologin mfs

解压安装包

tar zxvf mfs-1.6.27-5.tar.gz -C /opt

配置模块，因为本台服务器是Log服务器，所以需要禁用掉mfschunkserver和mfsmount两个模块

cd /opt/mfs-1.6.27/
./configure \
--prefix=/usr/local/mfs \
--with-default-user=mfs \
--with-default-group=mfs \
--disable-mfschunkserver \
--disable-mfsmount

编译安装

make && make install

复制文件，本台服务器只需要开启日志文件即可

cd /usr/local/mfs/etc/mfs/
cp mfsmetalogger.cfg.dist mfsmetalogger.cfg

在文件中将地址指向Master Server的地址

vim mfsmetalogger.cfg
MASTER_HOST = 192.168.50.139

将文件的属组和属主都改为mfs

chown -R mfs.mfs /usr/local/mfs/

开启MetaLog Server服务

/usr/local/mfs/sbin/mfsmetalogger start

查看进程，如果有MFS进程表示服务成功开启

ps -ef | grep mfs

关闭服务用如下命令

/usr/local/mfs/sbin/mfsmetalogger -s

三、搭建两台Chunk Server，两台的操作步骤完全一样

安装编译环境

yum install gcc gcc-c++ zlib-devel -y

创建管理用户

useradd -s /sbin/nologin mfs

关闭防火墙

systemctl stop firewalld.service 
setenforce 0

解压安装包

tar zxvf mfs-1.6.27-5.tar.gz -C /opt

配置模块，本台服务器是Chunk Server,所以需要禁用掉mfsmaster和mfsmount两个模块

cd /opt/mfs-1.6.27/
./configure \
--prefix=/usr/local/mfs \
--with-default-user=mfs \
--with-default-group=mfs \
--disable-mfsmaster \
--disable-mfsmount

编译安装

make && make install

开启mfschunkserver和mfshdd两个文件

cd /usr/local/mfs/etc/mfs/
cp mfschunkserver.cfg.dist mfschunkserver.cfg
cp mfshdd.cfg.dist mfshdd.cfg

在chunk文件下将地址指向 Master Server

vim mfschunkserver.cfg
MASTER_HOST = 192.168.50.139

在mfshdd文件下添加一行/data，在这里/data是一个给MFS的分区，生存环境最好使用独立的分区或磁盘挂载到此目录

vim mfshdd.cfg
#mount points of HDD drives

#/mnt/hd1
#/mnt/hd2
#etc.
/data

创建挂载目录

mkdir /data
chown -R mfs.mfs /data

开启服务

/usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver start

想要关闭可以使用如下命令

/usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver -s

查看进程，可以检测服务是否开启

ps -ef | grep mfs

四、客户端配置

安装编译环境，MFS客户端依赖于FUSE，所以需要安装fuse的安装包和开发包

yum install gcc gcc-c++ zlib-devel fuse fuse-devel -y

关闭防火墙

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

添加环境变量PKG_CONFIG_PATH，环境变量PKG_CONFIG_PATH是用来设置.pc文件的搜索路径的，pkg-config按照设置路径的先后顺序进行搜索，直到找到指定的.pc 文件为止

vim /etc/profile
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
source /etc/profile

创建进程管理用户

useradd -s /sbin/nologin mfs

解压安装包

tar zxvf mfs-1.6.27-5.tar.gz -C /opt

配置模块，本台服务器是Client,所以需要禁用掉mfsmaster和mfschunkserver两个模块，同时开启mfsmount模块

cd /opt/mfs-1.6.27/
./configure \
--prefix=/usr/local/mfs \
--with-default-user=mfs \
--with-default-group=mfs \
--disable-mfsmaster \
--disable-mfschunkserver \
--enable-mfsmount

编译安装

make && make install

创建挂载点

mkdir /opt/mfs

加载fuse模块到内核

modprobe fuse

挂载MFS

/usr/local/mfs/bin/mfsmount /opt/mfs -H 192.168.50.139

查看挂载情况

df -hT
192.168.50.139:9421 fuse.mfs 13G 0 13G 0% /opt/mfs

优化客户端 MFS在客户端安装完毕后，会生成/usr/local/mfs/bin目录，在这个目录下有很多命令文件，为了方便使用这些命令，可以将该路径添加到环境变量中

vim /etc/profile
export PATH=/usr/local/mfs/bin:$PATH
source /etc/profile

Mfsgetgoal命令用来查询文件被复制的份数，利用-r命令可以对整个目录进行递归，goal是指文件被复制的份数

mfsgetgoal -r /opt/mfs
/opt/mfs:
directories with goal 1 : 1

Mfsaetgoal命令用来设置文件被复制的份数，生产环境Chunk Server节点数量应至少大于2，文件副本数小于等于Chunk Server服务器的数量

mfssetgoal -r 2 /opt/mfs
/opt/mfs:
inodes with goal changed: 1
inodes with goal not changed: 0
inodes with permission denied: 0

创建测试文件

cd /opt/mfs
touch test
mfsgetgoal test
test: 2

MFS监控 (在Master Server上执行) Mfsgiserv是用python编写的一个WEB服务器，其监听端口是9425，可以在Master Server上通过命令/usr/local/mfs/sbin/mfscgiserv 来启动

/usr/local/mfs/sbin/mfscgiserv #在客户端上执行
http://192.168.50.139:9425 #通过浏览器访问该地址

文件存储系统 java 文件存储系统搭建_Server_02

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