MogileFS + Nginx 实现基于CentOS7平台的分布式文件存储与访问
MogileFS是一个开源的分布式文件系统，Nginx是开源的4-7层web应用服务端以及反向代理服务端。本文基于CentOS7平台，进行MogileFS + Nginx的部署[*]MogileFS的一些注意事项
针对于MogileFS，有如下概念需要注意一下。
[*] MogileFS属于有中心节点形式的分布式文件系统，元数据默认存储在关系型数据库(MySQL)当中，在此处于单点，因此有必要对MySQL使用主从复制或者MHA。
[*] 按功能分为tracker，database，storage。其中tracker负责对于元数据信息进行管理，对整个MogileFS系统进行协调监控。其中database负责存储tracker所管理的元数据。其中storage负责存储数据文件。
[*] MogileFS依赖于perbal作为代理，一方面接收客户端的请求并将其发送至tracker进行检索，一方面接收tracker的检索结果并向storage发送获取请求，另一方面接收storage的响应并且传递给客户端所请求的内容。
[*] 亦可以使用Nginx作为代理，不过需要对原生的Nginx安装mogilefs的模块(或者称为打上mogilefs的补丁)
MogileFS管理文件的一些概念
[*] Domain： 一个MogileFS可以有多个Domain，用来存放不同文件（大小，类型），同一个Domain内key必须为一，不同Domain内，key可以相同。
[*] Class：文件属性管理，定位文件存储在不同设备上面的份数。
[*] 每一个storage称为一个主机，一个主机上可以有多个存储设备(单独的硬盘)，每个设备都有ID号，Domain+Fid用来定位文件。
MogileFS各个功能组件的交互图示https://s2.运维网.com/wyfs02/M00/9C/B0/wKioL1l0rPfickOUAAGd8Uuyx2Y873.png-wh_500x0-wm_3-wmp_4-s_2412988641.png
[*] MogileFS针对客户端请求的工作流程图
https://s5.运维网.com/wyfs02/M01/9C/B0/wKioL1l0rRSDJK0hAAKiZhlsERw180.png-wh_500x0-wm_3-wmp_4-s_3616026712.png
[*] MogileFS搭建环境拓扑结构
笔者的拓扑结构如下图所示。其中一台Nginx作为反向代理，用于代理用户的客户端请求。两个tracker，两个storage，一个database。这里，笔者将一组tracker + storage + database部署在一台机器上面，将另一组tracker + storage部署在另一台机器上面。
https://s4.运维网.com/wyfs02/M02/9C/B0/wKioL1l0rT3TXln-AABDJXZseMA503.png-wh_500x0-wm_3-wmp_4-s_2683601085.png
初始安装及初始配置
MogileFS是基于Perl语言构建的项目，因此需要从CPAN上面下载MogileFS的模块，因此需要保证被部署的机器能够直接或者通过代理连接至互联网，如果无法联网，则需要梳理模块的依赖关系，通过其他途径下载所有所需要的perl的模块，并且手工编译安装。
首先，在两台机器上面安装cpanm工具，用于安装模块：
wget http://xrl.us/cpanm -O /usr/bin/cpanm; sudo chmod +x /usr/bin/cpanmcpanm安装完毕之后，在两台机器上面安装MogileFS所需要的模块：
cpanm App::cpanminus
cpanm IO::AIO
cpanm IO::WrapTie
cpanm Danga::Socket
cpanm DBD::mysql
cpanm MogileFS::Server
cpanm MogileFS::Client
cpanm MogileFS::Utils模块安装完毕之后，对Sys::Syscall模块进行降级操作。默认情况下通过cpan安装完MogileFS之后，其依赖模块Sys::Syscall的版本为0.25，如果不降级的话，会在运行时的log里面出现crash信息，并且无法完成devcount的冗余。笔者这里下载的旧版本是0.23版本的模块压缩包。由于该模块的特性，可以直接跳过编译步骤，将解压之后的模块文件夹里面的lib/Sys/Syscall.pm直接拷贝到/usr/local/share/perl5/Sys/目录下面，对原有0.25版本的模块进行替换。
tar -zxvf Sys-Syscall-0.23
cp -f Sys-Syscall-0.23/lib/Sys/Syscall.pm /usr/local/share/perl5/Sys/通过如下命令查看模块版本是否已经替换为0.23版本：
grep -E "VERSION\s" /usr/local/share/perl5/Sys/Syscall.pm安装完毕之后，进入配置阶段。首先在两台机器上面创建/etc/mogilefs这个目录，用于存放配置文件。其次在两台机器上面创建mogilefs组和mogilefs用户，用于运行mogileFS相关的进程(笔者将上述用户和组创建为系统用户和系统组)。之后再在两台机器上面创建/mog_data目录，用于模拟storage的设备目录的父目录，并赋予mogilefs用户和mogilefs用户组权限。
mkdir /etc/mogilefs
groupadd -r mogilefs
useradd -r -g mogilefs -d /home/mogilefs -s /bin/bash -m mogilefs
mkdir /mog_data/
chown mogilefs.mogilefs /mog_data由于利用CPAN安装的MogileFS并未涉及到配置文件，因此这里笔者使用了GitHub上面提供的mogilefsd.conf文件和mogstored.conf文件作为MogileFS系统的配置文件。mogilefsd.conf文件作为tracker的配置，而mogstored.conf为storage进行配置。将上述两个文件下载，并拷贝到两台机器的/etc/mogilefs目录下面
cp mogilefsd.conf /etc/mogilefs
cp mogstored.conf /etc/mogilefsmogilefsd.conf配置文件的内容如下所示，其中几个比较重要的参数例如db_dsn用于定义database的IP地址(这里定义为笔者环境里面的192.168.11.130这台机器)，db_user定义mogilefs进程连接数据库时所使用的用户名，db_pass定义mogilefs进程连接数据库时所使用的密码，listen定义tracker的监听套接字地址和端口：
# Enable daemon mode to work in background and use syslog
daemonize = 1
# Where to store the pid of the daemon (must be the same in the init script)
pidfile = /home/mogilefs/mogilefsd.pid
# Database connection information
db_dsn = DBI:mysql:mogilefs:host=192.168.11.130
db_user = mogile
db_pass = mogile
# IP:PORT to listen on for mogilefs client requests
listen = 0.0.0.0:7001
# Optional, if you don't define the port above.
conf_port = 7001
# Number of query workers to start by default.
query_jobs = 10
# Number of delete workers to start by default.
delete_jobs = 1
# Number of replicate workers to start by default.
replicate_jobs = 5
# Number of reaper workers to start by default.
# (you don't usually need to increase this)
reaper_jobs = 1
# Number of fsck workers to start by default.
# (these can cause a lot of load when fsck'ing)
#fsck_jobs = 1
# Minimum amount of space to reserve in megabytes
# default: 100
# Consider setting this to be larger than the largest file you
# would normally be uploading.
#min_free_space = 200
# Number of seconds to wait for a storage node to respond.
# default: 2
# Keep this low, so busy storage nodes are quickly ignored.
#node_timeout = 2
# Number of seconds to wait to connect to a storage node.
# default: 2
# Keep this low so overloaded nodes get skipped.
#conn_timeout = 2
# Allow replication to use the secondary node get port,
# if you have apache or similar configured for GET's
#repl_use_get_port = 1mogstored.conf配置文件的内容如下所示，定义最大连接数为10000，定义http接口以及管理接口的套接字端口，定义根目录(所有设备目录的父目录)为/mog_data。
maxconns = 10000
httplisten = 0.0.0.0:7500
mgmtlisten = 0.0.0.0:7501
docroot = /mog_data/之后需要在database里面创建mogilefs的连接用户。登录mysql节点，做如下配置。其中的pwd代表用户的登录密码。
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO root@'%' IDENTIFIED BY 'pwd' WITH GRANT OPTION
GRANT ALL PRIVILEGES ON mogilefs.* TO mogile@'%' IDENTIFIED BY 'pwd' WITH GRANT OPTION退出mysql命令行，在linux shell上面输入如下命令，用于初始化mogilefs数据库。
mogdbsetup --dbhost=192.168.11.130 --dbport=3306 --dbrootuser=root \
--dbrootpass=pwd --dbuser=mogile --dbpass=pwd初始化完毕之后，登录mysql，可以查看一下新建的数据库：
MariaDB [(none)]> show databases;
+--------------------+
| Database |
+--------------------+
| information_schema |
| demo |
| mogilefs |
| mysql |
| performance_schema |
| solo |
| test |
| wp |
+--------------------+
8 rows in set (0.00 sec)
MariaDB [(none)]> use mogilefs
Reading table information for completion of table and column names
You can turn off this feature to get a quicker startup with -A
Database changed
MariaDB > show tables;
+----------------------+
| Tables_in_mogilefs |
+----------------------+
| checksum |
| class |
| device |
| domain |
| file |
| file_on |
| file_on_corrupt |
| file_to_delete |
| file_to_delete2 |
| file_to_delete_later |
| file_to_queue |
| file_to_replicate |
| fsck_log |
| host |
| server_settings |
| tempfile |
| unreachable_fids |
+----------------------+
17 rows in set (0.00 sec)初始化数据库完毕之后，我们需要提供让tracker和storage启动工作的启动脚本。其实，让tracker和storage工作的命令非常简单，如下所示：
启动tracker
su - mogilefs -c "/usr/local/bin/mogilefsd \
-c /etc/mogilefs/mogilefsd.conf --daemon"
启动storage
su - mogilefs -c "/usr/local/bin/mogstored \
-c $configfile --daemon"将上述命令封装为mogilefsd和mogstored启动脚本，内容如下所示：
[*] mogilefsd启动脚本：
#!/bin/bash -x
#
# chkconfig: - 85 15
# description: MogileFS tracker
# processname: mogilefsd
# config: /etc/mogilefs/mogilefsd.conf
# pidfile: /home/mogilefs/mogilefsd.pid
. /etc/rc.d/init.d/functions
lockfile=${LOCKFILE-/var/lock/subsys/mogilefsd}
RETVAL=0
pidfile='/home/mogilefs/mogilefsd.pid'
start() {
ulimit -n 65535
echo -n $"Starting mogilefsd"
su - mogilefs -c "/usr/local/bin/mogilefsd -c \
/etc/mogilefs/mogilefsd.conf --daemon" &> /dev/null
RETVAL=$?
[ $RETVAL = 0 ] && success && touch ${lockfile} && \
pidof /usr/local/bin/mogilefsd > $pidfile \
|| failure
echo
return $RETVAL
}
stop() {
echo -n $"Stopping mogilefsd"
netstat -nlp|grep "mogilefsd"|grep -v grep|awk '{print $7}'\
|awk -F"/" '{print $1}'|xargs kill -9
RETVAL=$?
[ $RETVAL = 0 ] && success && rm -f ${lockfile} || failure
echo
}
reload() {
echo -n $"Reloading mogilefsd: "
killall mogilefsd -HUP
RETVAL=$?
[ $RETVAL = 0 ] && success || failure
echo
}
case "$1" in
start)
start
;;
stop)
stop
;;
status)
status mogilefsd
RETVAL=$?
;;
restart)
stop
sleep 1
start
;;
reload)
reload
;;
*)
echo $"Usage: mogilefsd {start|stop|restart|reload|status}"
exit 1
esac
exit $RETVAL
[*] mogstored启动脚本
#!/bin/bash -x
#
# chkconfig: - 86 14
# description: MogileFS storage
# processname: mogstored
# config: /etc/mogilefs/mogstored.conf
# pidfile: /home/mogilefs/mogstored.pid
. /etc/rc.d/init.d/functions
lockfile=${LOCKFILE-/var/lock/subsys/mogstored}
RETVAL=0
configfile='/etc/mogilefs/mogstored.conf'
pidfile='/home/mogilefs/mogstored.pid'
prog=$(which mogstored)
start() {
ulimit -n 65535
echo -n $"Starting mogstored"
su - mogilefs -c "/usr/local/bin/mogstored \
-c $configfile --daemon"&> /dev/null
RETVAL=$?
[ $RETVAL = 0 ] && success && touch ${lockfile} \
&& pidof /usr/local/bin/mogstored > $pidfile || failure
echo
return $RETVAL
}
stop() {
echo -n $"Stopping mogstored"
netstat -nlp|grep "mogstored"|grep -v grep|awk '{print $7}'\
|awk -F"/" '{print $1}'|xargs kill -9
RETVAL=$?
[ $RETVAL = 0 ] && success && rm -f ${lockfile} ${pidfile} || failure
echo
}
reload() {
echo -n $"Reloading mogstored: "
killall mogstored -HUP
RETVAL=$?
[ $RETVAL = 0 ] && success || failure
echo
}
case "$1" in
start)
start
;;
stop)
stop
;;
status)
status mogstored
RETVAL=$?
;;
restart)
stop
sleep 1
start
;;
reload)
reload
;;
*)
echo $"Usage: mogstored {start|stop|restart|reload|status}"
exit 1
esac
exit $RETVAL在两台机器上面将mogilefsd和mogstored启动起来，从而完成初步的安装和配置工作。查看一下端口是否正常监听
systemctl start mogilefsd.service mogstored.service
ss -tnl | grep -iE "7001|7500"
LISTEN 0 128 *:7500 *:*
LISTEN 0 128 *:7001 *:*Tracker和Storage的配置
首先查看一下MogileFS所提供的命令行工具：
mogadm mogdbsetup mogfetch mogfileinfo moglistfids mogrename mogstored mogupload mogautomountmogdelete mogfiledebugmogilefsd moglistkeys mogstats mogtool可以通过查阅man手册或者命令行的help工具来探索他们的用法。这里不再做详细的综述。
[*] 添加storage节点
MogileFS启动之后，利用mogadm命令做一下检测。指明tracker为192.168.11.130和192.168.11.132这两个节点。
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 check
Checking trackers...
192.168.11.130:7001 ... OK
192.168.11.132:7001 ... OK
Checking hosts...
No devices found on tracker(s).需要添加hosts，即storage节点。同样通过mogadm命令进行添加。将添加的storage节点分别命名为store1和store2。添加完毕之后分别利用check和host list子命令来查看状态，正常情况下可以看到storage节点已经添加完毕，并且状态为alive。
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 host add \
store1 --ip=192.168.11.130 --status=alive
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 host add \
store2 --ip=192.168.11.132 --status=alive
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 check
Checking trackers...
192.168.11.130:7001 ... OK
192.168.11.132:7001 ... OK
Checking hosts...
[ 1] store1 ... OK
[ 2] store2 ... OK
Checking devices...
host device size(G) used(G) free(G) use% ob state I/O%
---- ------------ ---------- ---------- ---------- ------ ---------- -----
---- ------------ ---------- ---------- ---------- ------
total: 0.000 0.000 0.000 0.00%
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 host list
store1 : alive
IP: 192.168.11.130:7500
store2 : alive
IP: 192.168.11.132:7500
[*] 给Storage节点添加设备device
需要给每一个storage节点添加device设备，用于存放文件。我们需要在mogstored.conf里面定义的docroot目录下面，创建多个名称为dev1, dev2, dev3, ……这样名称的目录。一般对于服务器而言，这些目录应该作为专门用于存储的磁盘的挂载点。假设dev1下面挂载了/dev/sde1分区，而该分区的大小为600GB，则MogileFS会认为，dev1可以使用的可用空间就为600GB。当然，这些目录下面也可以不用挂载磁盘设备。假设dev1下面并没有挂载磁盘设备，则MogileFS识别到的对应于dev1的存储可用空间大小，为dev目录所在磁盘的可用空间大小，即如果dev1目录位于/dev/sda1磁盘分区上面，而/dev/sda1分区的可用空间为100GB，则MogileFS会认为，dev1可以使用的可用空间就是100GB。
在笔者的环境下，docroot定义为/mog_data，而该目录位于根分区，因此dev所可以使用的空间便为根分区的可用空间。
在storage节点1上面创建/mog_data/dev1目录，在storage节点2上面创建/mog_data/dev2目录，并都赋予mogilefs用户权限和mogilefs组权限：
storage节点1：
$ mkdir -pv /mog_data/dev1
$ chown mogilefs.mogilefs /mog_data/dev1
storage节点2：
$ mkdir -pv /mog_data/dev2
$ chown mogilefs.mogilefs /mog_data/dev2通过mogadm的device add子命令，在storage节点1上面添加dev1，在storage节点2上面添加dev2。添加完毕之后，用device list子命令进行查看。正常情况下，可以看到store1和store2下面分别多出了dev1和dev2设备，以及dev1和dev2设备的可用情况。
注：在添加的时候，dev1的节点编号为1，dev2的节点编号为2，以此类推，devn的节点编号为n
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 \
device add store1 1
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 \
device add store2 2
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 device list
store1 : alive
used(G) free(G) total(G)weight(%)
dev1: alive 13.327 10.640 23.967 100
store2 : alive
used(G) free(G) total(G)weight(%)
dev2: alive 13.327 10.640 23.967 100于此同时，在两个节点的设备目录下面，也多出了一个名为usage的文件以及test-write文件夹。
[*] 创建Domain
如本文之前所提到，MogileFS使用Domain来存放文件。每一个Domain的实例，管理了一组key-value的”元数据-数据”对象，可以创建一个Domain的实例，名称为file，用于专门存储文本文件；可以创建另一个Domain的实例，名称为imgs，用于专门存储图片文件。每一Domain实例下面的key代表了一个被存储的文件的元数据索引，对应着被存储的文件本身，即value。
下面添加一个Domain实例，命名为imgs，用于存储图片。利用mogadm的domain add子命令添加，并利用domain list子命令进行查看。
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 domain add imgs
$ mogadm --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 domain list
domain class mindevcount replpolicy hashtype
-------------------- -------------------- ------------- ------------ -------
imgs default 2 MultipleHosts() NONE添加Domain完毕之后，我们向上述imgs这个Domain里面上传一张图片。通过mogupload命令进行上传，并通过mogfileinfo命令进行查看。正常情况下，可以看到上传的1.jpg的devcount为2，即数据成功保存为了两份，并且访问地址分别为http://192.168.11.130:7500/dev1/0/000/000/0000000004.fid以及http://192.168.11.132:7500/dev2/0/000/000/0000000004.fid。
$ mogupload --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 \
--domain=imgs --key='1.jpg' --file='/root/konachan.png'
$ mogfileinfo --trackers=192.168.11.130:7001,192.168.11.132:7001 \
--domain=imgs --key='1.jpg'
- file: 1.jpg
class: default
devcount: 2
domain: imgs
fid: 4
key: 1.jpg
length: 2697564
- http://192.168.11.130:7500/dev1/0/000/000/0000000004.fid
- http://192.168.11.132:7500/dev2/0/000/000/0000000004.fid在storage节点上面，我们也可以看到相应的文件路径：
storage节点1上面：
$ file /mog_data/dev1/0/000/000/0000000004.fid
/mog_data/dev1/0/000/000/0000000004.fid: PNG image data, 1800 x 1111, 8-bit/color RGBA, non-interlaced
storage节点2上面：
$ file /mog_data/dev2/0/000/000/0000000004.fid
/mog_data/dev2/0/000/000/0000000004.fid: PNG image data, 1800 x 1111, 8-bit/color RGBA, non-interlaced通过Chrome浏览器，http访问上述两个图片资源：
https://s3.运维网.com/wyfs02/M01/9C/B0/wKioL1l0rbzSN_A0ABVkOxX7l28085.png-wh_500x0-wm_3-wmp_4-s_1437808344.png
https://s2.运维网.com/wyfs02/M01/9C/B0/wKiom1l0rdrR8gwRABVkJFNoZFA401.png-wh_500x0-wm_3-wmp_4-s_13817767.png
至此，MogileFS的tracker，database，storage的配置初步结束。
Nginx添加mogilefs模块，作为MogileFS的前端反向代理
由上文所示，如果直接以fid形式对资源进行访问，则会带来一定的不便性。而Nginx的第三方模块mogilefs-module支持将Nginx作为tracker和storage的反向代理，使访问者只通过定义的key值便可以获取到指定的资源。
mogilefs的模块源代码在GitHub上面可以下载到。该源码的作者已经许久没有更新该模块了，笔者用Nginx1.12版本的Nginx通过静态编译的方式可以让其工作，但是还会遇到一些问题：
[*] 目前只能够通过静态编译的方式将该模块编译到nginx当中。从Nginx1.9版本开始，已经支持动态模块的装载与卸载。但是笔者将该模块的config文件修改为适合于动态编译的格式之后，加载模块启动Nginx的时候总会提示Segmentation fault，经过trace之后发现是该模块报了空指针的错误，解决方法目前尚未找到。
[*] 如果Nginx已经使用的其他的动态模块，再将mogilefs模块静态编译进入nginx之后，会造成部分动态模块也报Segmentation fault错误。目前已知的模块有http-echo-module, ajp-module。解决方法目前尚未找到。
[*] 针对该模块的mogilefs_methods指令，GET方法和DELETE方法经测试没有问题，但是PUT方法一直存在问题，开启nginx的debug模式，通过curl工具进行PUT操作时，在log里面存在upstream timed out (110: Connection timed out) while reading upstream错误，目前没有找到解决方法。
因此，笔者强烈建议，使用了mogilefs的nginx不要安装其他模块，而且该nginx只为了实现mogilefs的反向代理，不做其他功能。
将源码包下载之后，解压到任意路径(笔者这里将源码包解压到nginx1.12的源码目录里面)。在编译之前，先进入mogilefs的源码目录，修改ngx_http_mogilefs_modile.c源代码，找到ngx_http_mogilefs_create_spare_location函数，注释掉定义ngx_http_core_loc_conf_t的结构体指针*pclcf，注释掉pclcf指针的赋值语句。
修改完毕之后，可以进行编译了。在编译的时候，添加--add-module选项，指向mogilefs的源码目录即可。
编译安装Nginx完毕之后，在配置文件里面添加如下内容，笔者使用7010端口作为Nginx反向代理mogilefs的端口，并且定义一个trackers的upstream服务器组，使用nginx默认的wrr轮询调度算法。定义mogilefs的domain为之前创建的imgs，
upstream trackers {
server 192.168.11.130:7001;
server 192.168.11.132:7001;
}
server {
listen 7010;
location / {
mogilefs_tracker trackers;
mogilefs_domain imgs;
mogilefs_methods get delete;
mogilefs_pass {
proxy_pass $mogilefs_path;
proxy_hide_header Content-Type;
proxy_buffering off;
}
}
}编辑完毕之后，启动或者重启nginx进程，通过http://192.168.5.178:7010/1.jpg这个地址来访问之前上传的图片：
https://s4.运维网.com/wyfs02/M02/9C/B0/wKioL1l0riHySAxoABUy5rqX8bk633.png-wh_500x0-wm_3-wmp_4-s_3177585845.png
一些总结
MogileFS是基于Perl语言研发的一款优秀的分布式文件系统，对于海量小文件的存储有着很大的优势，但是由于在新的CentOS7上面的模块兼容性问题，以及Nginx插件的老化问题，使得mogilefs渐渐被新的分布式文件系统所代替，诸如FastDFS，Ceph，SeaweedFS等产品。当然，笔者能力有限，在部署时所遇到的问题并未能够解决，如果有所进展，则会及时更新博文。
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