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Linux下的实时数据镜像

作者: admin user

发布日期: 2003.10.16 17:22

一、 摘要 　　在本文中我们将要讨论的是，如何抛开昂贵的SAN（存贮区域网络Storage Area Network，如全球文件系统GFS）或网络块设备在Linux下实现数据复制。我们在复制系统中采用了FAM （文件变更监视模块）和IMON（信息节点监视模块），这两个系统都是SGI当初为IRIX开发的。 　　SGI的员工真是非常的Cool，是他们将这两个程序移植到了Linux上并且公开了源代码。 当花费已不再是问题时，可以采用基于GFS（全球文件系统）和SAN实现实时数据镜像；否则， 数据共享及其它许多的选择就不可或缺了。 　　有几个方法可供选择。在本文中我们将会对这些方法进行讨论，你将会看到它们各自的优缺点。

二、 为何要用复制替代共享？ 　　难道假设文件服务器不向客户端提供共享数据吗？是的，假设的工作环境确实是这样的。如果我们正在使用的文件服务器是通过NFS或SMB之类软件的共享文件的，系统中就会存在一个"瓶颈"和"引起系统故障的关键点"。若是在GFS之上通过共享的存贮设备（SAN或多通道的SCSI）共享数据，这种配置不但代价昂贵，并且这种存贮盒还会成为"引起系统故障的关键点"。也可以用NBD（网络块设备）建立一个网络镜像，但这不是一种常用的方式，NBD本身有些缺限，它非常难于设置管理，如果你只是要在少数几个WEB服务器间复制数据，用NBD只会给你带来更多的麻烦。 三、 尽量简单 　　好的，下面我们来试着复制。 　　方案一： 　　两台WEB服务器中的一台为主服务器，另外一台是备份服务器。要求备份服务器上的文件要与主服务器上的保持相同。 　　这很简单吧。 　　但是如何使其自动工作呢？用户每天得多次FTP到主服务器上复制数据。但当主服务器发生错误、由备份服务器接管系统时会发生什么呢？由于这种备份操作不是实时的，备份服务器中的数据肯定与主服务器不一致，这时管理员会非常恼怒。你当然可以运行一个计时守护程序， 每隔5秒运行一次"rsync -av -delete source destination"（参见《Rsync - 镜像备份工具使用指南》一文，编者注），但这样做会增加机器的负荷，影响系统的运转。 　　方案二： 　　有一台FTP服务器用来保存更新Web数据，而六个Web服务器使用dns轮转方式实现负载平衡，这样可以保证每台服务器上的数据都是相同的。这样我们就可以避免使用NFS，但是这样的解决方案并不能令人满意。 　　那么最好的解决方法是什么呢？应该是"只有在数据发生变化时才将文件复制到各个Web服务器?quot;，如果文件没有发生变化就什么也不作。这也就是我们使用"fam"来做的工作。 四、 使之智能工作 　　那么，我们怎么知道文件发了变化呢？我想M$ 的Windows程序开发员会这么说：我们可以每隔几秒就搜寻目标目录一次，将其中的文件与缓存中保存的文件做比较，看文件时间戳及大小是否发生了变化。 　　对，没错，是这样。 　　这是种轮询的工作方式，它的问题在于查找并比较文件的时间戳和大小，它的代价是昂贵的。 　　你能想象在WEB服务器上每隔5秒就运行一次"ls -lR /somedirectory"造成的后果吗？ 　　最好的方法应该是：文件被改动的时候能够有人告诉我们，这样我们可以采取相应的动作。 　　这正是"IMON"要做的工作。 五、 什么是FAM 　　（资料来源：http://oss.sgi.com/projects/fam/faq.html） 　　FAM就是文件变更监视模块，它向应用程序提供了一组API，当指定的文件或目录发生变化时，由其向应用程序发出通知。 　　FAM由两部分组成：后台守护程序fam，它负责接收请求和发送通知；库文件libfam，客户端应用程序用它来与FAM通信。 　　若远程主机打开了受监视的文件，本地的fam会与远程主机的fam联系，将请求发送给远程fam。 　　Fam也可以在某个文件开始或停止运行时通知它的客户端。（比如：在IRIX交互桌面中，如果一个程序正在运行那么它的图标就会不会闪烁）。 　　Fam是由Bruce Karsh在1989年为IRIX编写的，并由Bob Miller在1995年重写。这个公开源代码的fam版本构建并运行于Linux和IRIX之上，与IRIX6.5.8中的fam相同。 六、 什么是IMON？ 　　（资料来源：http://oss.sgi.com/projects/fam/faq.html） 　　imon就是信息节点监视模块，它是内核的一部分，当文件有变动时由它通知fam。由应用程序告诉fam对某个目录或文件进行监视，fam再将这个请求传送给imon。当被监视的这些文件有变化时，内核通知imon，再由imon通知fam，最后由fam通知负责监视这个文件的应用程序。 　　imon是由Wiltse Carpenter在1989年为IRIX的内核编写的，再由Roger Chickering移植到Linux下。Linux下的imon内核补丁与IRIX下的imon在许多方面都很类似，只是与内核文件系统的挂接代码不同。 七、 安装FAM和IMON 　　可从SGI的网站下载FAM和IMON，具体详情请查看后面的资源列表。IMON是一个内核补丁，内核通过它监视内部信息节点。安装补丁的方法如下： 在内核的源文件目录下运行补丁程序。 　　cd/usr/src/linux 　　pathch -pi＜pathchfile。 　　然后运行config或menuconfig，在"文件系统选择"这部分选择"Inode Monitor(imon) support (EXPERIMENTAL)"，编译内核重启系统。编译FAM本身是很简单的，在fam的源文件目录下运行：./configure和make all install就大功告成了。 　　下面我们将要安装SGI::FAM调用的Perl模块，我们可以用perl来编写事件处理程序。 八、 安装 SGI::FAM Perl模块 　　你不会真的要用C/C++来编程吧？我不了解你的情况，但是我很懒惰，而且我这个人也缺乏耐心，所以我用perl编写复制管理程序。 　　有关下载安装SGI::FAM的问题可以找Jesse N.Glick([e-mail])联系。安装这些模快很简单，运行CPAN模块: 　　perl -MCPAN -e shell 　　install SGI::FAM 　　这样就安装了SGI::FAM及全部必须模块。 九、用fam_mirror实现复制 　　fam_mirror是我写的用于自动复制的script程序。要了解fam_mirror的具体情况，你可以在http://www.linuxfocus.org/common/src/article199/fam_mirror.html去查看，如果要下载fam_mirror， 请到http://www.linuxfocus.org/common/src/article199/fam_mirror。你可以重新编辑这个程序，将$replicaHosts改为当前的主机、$rsh改为当前使用的shell，也可以将$rsync改为实现相同功能的命令。 下面我们来看第一个方案： 　　有两台机器做WEB服务器（Web1，Web2）。其中一个为主服务器（如Web1），另外一个为从服务器（Web2）。第一个FTP服务器是Web1，Web2上根本不能运行FTP服务（否则，系统工作于备份方式时用户还可能会向文件中写数据）。 　　在两台服务器中，Web文档都放在/var/www目录中，在两台机器中设置rsh或ssh，使Web1无需口令就可以在Web2上运行远程命令。我通常是在复制主机中的authorized_keys中填加我的ssh_key来实现这个要求的。 　　将Web1的数据远程同步到Web2上的命令是： 　　rsync -avz /var/www Web2:/var/www/ 　　编辑fam_mirror文件，将@replicaHosts改为：@replicaHosts=qw(Web2) ,在Web1上运行fam_mirror：fam_mirror /var/www & ,这样，如果Web1上的文件发生了变化，这种变化也会写到Web2上的文件中。 　　现在我们来看看方案2：（系统中有多台WEB服务器） 　　主机linuxWeb1、linuxWeb2、linuxWeb3和linuxWeb4都是Web服务器。主机Linuxftp 1是ftp服务器（主服务器）。Web主机不向用户开放FTP服务。 　　在主机linuxftp1上安装fam和imon、SGI::FAM及fam_mirror。在每台主机上置rsh或ssh。linuxftp1 无需口令就可以在四台WEB服务器上运行远程命令。 　　编辑fam_mirror，将@replicaHosts设置为： 　　@replicaHosts=qw(linuxWeb1 linuxWeb2 linuxWeb3 linuxWeb4)； 　　如果有需要也可以改动$rsh和$rsync，假设WEB文本放在各个机器的/var/www目录下。在linuxftp 1上运行：INIT_MIRROR=1 fam_mirror /var/www & ，这样，四台WEB服务器都能对linuxftp 1上改变的文件进行更新。 十、 资源列表： 　　1. SGI's fam site:http://oss.sgi.com/projects/fam 　　2. SGI:FAM Perl Module:http://search.cpan.org/search?dist=SGI-FAM 　　3. Realtime Data Mirroring (WEBD and SLIM) for IRIX: 　　4. http://www.nas.nasa.gov/Groups/www/subpages/topology.html 　　5. fam mirror:http://www.linuxfocus.org/common/src/article199/fam_mirror 十一、 存在的问题 　　文中提出的解决方案存在一个小问题：碰到比较大的目录就不工作了，如含有四千到五千个子目录的情况。可能是内核不堪重负了。我正在找到产生这个问题的原因，一有发现我就会写到文章中的。如果你已经知道了解决这个问题的方法，请来信告知我。 ___________________________ 后记： 在实际邮件系统项目实施过程中，经常会碰到不同服务器数据同步的现象，本文的只同步变动数据的镜像办法，提供了一种除了GFS,SAN,NBD之外的又一选择。