分布式系统介绍及MogileFS安装、基本配置

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分布式 MogileFS

• 大纲
  
  • 前言:
  • 什么是分布式?
  • 分布式存在的意义?
  • 分布式的难点及CAP、BASE、2PC、X/Open XA介绍
  • 分布式存储和分布式文件系统:
  • MogileFS实现原理:
  • MogileFS编译安装和配置
  • 总结
    
    

前言:

不知不觉中我们就进入大数据时代, 什么是大数据? 什么是分布式? 什么是云计算? 我们在后面都将介绍, 本篇文章, 我们主要讨论分布式系统;

什么是分布式?

分布式这个词听起来很高大上, 实际上在我们以前(作者博客)经常构建分布式系统, 从最初的分离LAMP中的MySQL 到引入Varnish缓存页面, 再到使用LVS负载均衡Nginx|Apache, Nginx负载均衡Tomcat等等, 广义上都算是分布式系统.

简单来说分布式就是将一个系统的各个组件(MySQL、PHP、Apache …)分布在网络上的各台主机, 并且各组件之间仅通过消息传递来通信并协调工作

分布式存在的意义?

其实我们在之前负载均衡相关的博文中已经回答过了, 主要有以下问题:

• 垂直扩展的性价比不高

• 单机扩展存在性能上升的临界点

• 处于稳定性及可用性考虑, 单机会存在多方面的问题

  
  

分布式的难点及CAP、BASE、2PC、X/Open XA介绍

分布式系统存在以下难点

• 缺乏全局时钟

• 面对故障时的独立性

• 很难处理单点故障

• 很难实现事务

  
  

事务要具有ACID. 但是这在分布式系统中很难实现

• A: Atomicity 原子性

• C: Consistency 一致性

• I: Isolation 隔离性

• D: Durability 持久性

  
  

很多数据库都能实现单机事务, 但是一旦构建为分布式系统, 单机的ACID就不能实现了, 有两种选择, 1、放弃事务 2、引入分布式事务;

分布式事务的实现:

一次事务中的主要角色:

• 事务的参与者

• 支持事务的服务器

• 资源服务器

• 事务管理器

  
  

分布式事务的模型和规范: Distributed Transaction Processing: The XA Specification
X/Open DTP: Distribution Transaction Process

• AP: 应用程序

• RM: Resource Manager, 资源管理器, 一般是DBMS

• TM: Transaction Manager, 负责协调和管理事务
  提供给AP编程接口, 并管理资源管理器

  
  

2PC:
Two Phase Commitment Protocol 两段式提交

如图: 一次事务首先要准备资源, 所有节点的资源都准备好后, 同时进行Commit, 如果中途中断则会一起ROLLBACK, 从而实现数据一致性

CAP: CAP的更多信息

2000年7月 由 Eric Brewer提出, 并经过他人证明, 分布式系统不能同时满足CAP

• C: Consistency 一致性 所有主机的数据都是同步的
• A: Avaiability 可用性 能够保证系统的可用性(有主机宕机不影响用户)
• P: Partition tolerance 分区容错性: 即使网络出现故障从而分区, 不影响系统运行
  
  

一般情况下的分布式系统都是在C(Consistency)进行妥协

BASE: 可替代ACID;

• BA: Basically Availibale 基本可用性
• S: Soft state 接受一段时间的状态不能同步
• E: Eventually Consistent 最终一致性
  
  

相比于ACID而言, BASE并没有那么苛刻, BASE允许部分的失败但是不会引起系统的故障
DNS就是最著名的Eventually Consistent的实现

分布式存储和分布式文件系统:

存储一般分为两种类型:

• 集中式:
  NAS: Network Attached Storage; 文件系统级别, 例如NFS, FTP, SAMBA…
  SAN: Storage Aera Network; 块级别, 例如IP SAN, FC SAN…

• 分布式
  中心节点存储: 每个集群中有节点专门用来存储元数据, 其他节点则存储部分数据
  无中心节点存储: 每个集群各节点都存储元数据和部分数据

  
  

分布式存储和分布式文件系统:

• 文件系统: 有文件系统接口

• 存储: 无文件系统接口, 通过API访问

  
  

常见的实现:
GFS: Google File System
分布式系统的开山鼻祖, 由于Google内部需要遂开发, 后来发布论文公布其技术细节, 但是没有开源
HDFS: Hadoop Distribution File System
通过Google发布的论文, 从而实现HDFS

GFS和HDFS都将元数据存储于内存中, 定期存储在持久存储中 、只适合存储百万、千万级别的 大文件

GlusterFS:
去中心化设计, 没有元数据节点
Ceph:
Linux内核级实现的文件系统, 已经收录Linux内核
MogileFS:
适用于存储海量小文件, 使用perl语言编写, 国内有人使用C语言重写并开源为FastDFS
TFS:
TaoBao FileSystem, 基于HDFS开发 适用于存储海量小文件

MogileFS实现原理:

MogileFS中的术语:

tracker: 借助数据库保存各个节点文件的元数据信息, 便于检索定位数据位置并监控各个节点, 告知客户端存储区的位置并指挥storage节点复制数据副本, 进程为mogilefsd

database: 为tracker节点存储节点文件的元数据信息

storage: 将指定域中的键转换为特有的文件名存储于在特定的设备文件中, 转换后文件名为值, storage自动维护键值之间的对应关系, storage节点使用http进行数据传输, 依赖于perbal, 进程为mogstored, perbal

Domain: 一个域中的键值是唯一的, 一个MogileFS可以有多个域来存储不同类型的文件

Class: 复制的最小单位, 管理文件属性, 定义文件存储在不同设备上的份数

device: 一个存储节点, 可以有多个device, 就是用来存放文件的目录, 每个设备都有一个设备ID, 需要在mogstored配置文件中docroot配置, 设备不能删除, 只能将设备的状态置为dead, 置为dead之后数据就无法恢复了, 并且设备ID也无法再使用

MogileFS Architecture:

MogileFS的特性:

• 工作的应用层, 不需要特殊的组件

• 无单点故障

• 自动复制文件

• 简单的命名空间

• 不需要RAID

• 不能追加, 随机写

• 数据通过HTTP/WebDAV服务上传到Storage Node(mogstored)

• MySQL存储MogileFS元数据(命名空间、位置)

  
  

MogileFS的高可用架构:

MogileFS编译安装和配置

本我来是打算进行编译安装的, 但是由于各种原因, 我这次就使用rpm包安装了, 本次rpm包是马哥提供的.

对于实验中的所有操作过程, 由于时间原因, 这里都不在叙述 详情看: 官方WIKI

实验环境

• node6 172.16.1.7 tracker, database

• node7 172.16.1.8 storage

• node8 172.16.1.9 storage

  
  

安装: 需要epel源. 每一台主机都要安装

[iyunv@node6~] yum install perl-Net-Netmask perl-IO-AIO  #每一台主机都必须安装, 否则可能导致mogstored不能正常监听端口
[iyunv@node6~] yum localinstall MogileFS-Server-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Server-mogilefsd-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Server-mogstored-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Utils-2.19-1.el6.noarch.rpm  Perlbal-1.78-1.el6.noarch.rpm Perlbal-doc-1.78-1.el6.noarch.rpm perl-MogileFS-Client-1.14-1.el6.noarch.rpm perl-Net-Netmask-1.9015-8.el6.noarch.rpm perl-Perlbal-1.78-1.el6.noarch.rpm
[iyunv@node6~] yum install mysql-server
[iyunv@node6~] scp *.rpm 172.16.1.8:/root/                                                                                                                 
[iyunv@node6~] scp *.rpm 172.16.1.9:/root/

[iyunv@node7~] yum install perl-Net-Netmask perl-IO-AIO  #每一台主机都必须安装, 否则可能导致mogstored不能正常监听端口
[iyunv@node7~] yum localinstall MogileFS-Server-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Server-mogilefsd-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Server-mogstored-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Utils-2.19-1.el6.noarch.rpm  Perlbal-1.78-1.el6.noarch.rpm Perlbal-doc-1.78-1.el6.noarch.rpm perl-MogileFS-Client-1.14-1.el6.noarch.rpm perl-Net-Netmask-1.9015-8.el6.noarch.rpm perl-Perlbal-1.78-1.el6.noarch.rpm

[iyunv@node8~] yum install perl-Net-Netmask perl-IO-AIO  #每一台主机都必须安装, 否则可能导致mogstored不能正常监听端口
[iyunv@node8~] yum localinstall MogileFS-Server-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Server-mogilefsd-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Server-mogstored-2.46-2.el6.noarch.rpm MogileFS-Utils-2.19-1.el6.noarch.rpm  Perlbal-1.78-1.el6.noarch.rpm Perlbal-doc-1.78-1.el6.noarch.rpm perl-MogileFS-Client-1.14-1.el6.noarch.rpm perl-Net-Netmask-1.9015-8.el6.noarch.rpm perl-Perlbal-1.78-1.el6.noarch.rpm

配置数据库：

[iyunv@node6~] service mysqld start

mysql> GRANT ALL ON *.* TO root@'%' IDENTIFIED BY 'passwd' ;  #配置一个可以远程连接的root用户
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> GRANT ALL ON mogilefs.* TO  mogileuser@'%' IDENTIFIED BY 'passwd';  #配置一个可管理mogilefs数据库的用户
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> FLUSH PRIVILEGES;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> CREATE DATABASE mogilefs;   #创建mogilefs数据库
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

[iyunv@node6~] mogdbsetup --dbhost=172.16.1.7 --dbuser=mogileuser --dbpass=passwd  --dbname=mogilefs --dbrootpass=passwd  #生成数据表

mysql> 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
        mysql> SHOW TABLES;   #查看表有没有生成
        +----------------------+
        | 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)

配置mogilefsd

[iyunv@node6~] vim /etc/mogilefs/mogilefsd.conf
db_dsn = DBI:mysql:mogilefs:host=172.16.1.7
db_user = mogileuser
db_pass = passwd
listen = 0.0.0.0:7001
conf_port = 7001

[iyunv@node6~] service mogilefsd start
Starting mogilefsd                                         [  OK  ]



[iyunv@node6~] mogadm host add node1 --ip=172.16.1.7 alive
[iyunv@node6~] mogadm host add node2 --ip=172.16.1.8 alive
[iyunv@node6~] mogadm host add node3 --ip=172.16.1.9 alive
[iyunv@node6~] mogadm host list
node1 [1]: down
    IP:       172.16.1.7:7500

node2 [2]: down
    IP:       172.16.1.8:7500

node3 [3]: down
     IP:       172.16.1.9:7500

配置mogstored

[iyunv@node6~] mkdir /data/mogilefs/dev1 -pv
    mkdir: created directory `/data'
    mkdir: created directory `/data/mogilefs'
    mkdir: created directory `/data/mogilefs/dev1'
[iyunv@node6~] vim /etc/mogilefs/mogstored.conf
    maxconns = 10000
    httplisten = 0.0.0.0:7500
    mgmtlisten = 0.0.0.0:7501
    docroot = /data/mogilefs/

[iyunv@node6 ~]# chown mogilefs.mogilefs /data/mogilefs/ -R
[iyunv@node6~] service mogstored start
Starting mogstored                                         [  OK  ]

[iyunv@node7~] mkdir /data/mogilefs/dev2 -pv
    mkdir: created directory `/data'
    mkdir: created directory `/data/mogilefs'
    mkdir: created directory `/data/mogilefs/dev2'
[iyunv@node7~] vim /etc/mogilefs/mogstored.conf
    maxconns = 10000
    httplisten = 0.0.0.0:7500
    mgmtlisten = 0.0.0.0:7501
    docroot = /data/mogilefs/

[iyunv@node7 ~]# chown mogilefs.mogilefs /data/mogilefs/ -R
[iyunv@node7~] service mogstored start
Starting mogstored                                         [  OK  ]


[iyunv@node8~] mkdir /data/mogilefs/dev3 -pv
mkdir: created directory `/data'
mkdir: created directory `/data/mogilefs'
mkdir: created directory `/data/mogilefs/dev3'
[iyunv@node8~] vim /etc/mogilefs/mogstored.conf

maxconns = 10000
httplisten = 0.0.0.0:7500
mgmtlisten = 0.0.0.0:7501
docroot = /data/mogilefs/

[iyunv@node8 ~]# chown mogilefs.mogilefs /data/mogilefs/ -R
[iyunv@node8~] service mogstored start
Starting mogstored                                         [  OK  ]



[iyunv@node6~] mogadm device add node1 1  alive
[iyunv@node6~] mogadm device add node2 2  alive
[iyunv@node6~] mogadm device add node3 3  alive

[iyunv@node6~] mogadm check
    Checking trackers...
    127.0.0.1:7001 ... OK

Checking hosts...
          [ 1] node1 ... OK
          [ 2] node2 ... OK
          [ 3] node3 ... OK

Checking devices...
          host device         size(G)    used(G)    free(G)   use%   ob state   I/O%
          ---- ------------ ---------- ---------- ---------- ------ ---------- -----
          [ 1] dev1            74.435      2.069     72.366   2.78%  writeable  28.9
          [ 2] dev2            74.435      1.958     72.477   2.63%  writeable   0.0
          [ 3] dev3            74.435      1.954     72.481   2.63%  writeable   0.5
          ---- ------------ ---------- ---------- ---------- ------
                     total:   223.306      5.982    217.324   2.68%

创建域

[iyunv@node6~] mogupload --trackers=172.16.1.7 --doma^C
[iyunv@node6~] mogadm domain list
    domain               class                mindevcount   replpolicy   hashtype
    -------------------- -------------------- ------------- ------------ -------
[iyunv@node6~] mogadm domain add files
[iyunv@node6~] mogadm domain add images
[iyunv@node6~] mogadm domain list
    domain               class                mindevcount   replpolicy   hashtype
    -------------------- -------------------- ------------- ------------ -------
    files                default                   2        MultipleHosts() NONE   
    images               default                   2        MultipleHosts() NONE

创建类

[iyunv@node6~] mogadm class list   
    domain               class                mindevcount   replpolicy   hashtype
    -------------------- -------------------- ------------- ------------ -------
    files                default                   2        MultipleHosts() NONE   
    images               default                   2        MultipleHosts() NONE   

[iyunv@node6~] mogadm class add files fulltext --mindevcount=1

[iyunv@node6~] mogadm class list
         domain               class                mindevcount   replpolicy   hashtype
        -------------------- -------------------- ------------- ------------ -------
         files                default                   2        MultipleHosts() NONE   
         files                fulltext                  1        MultipleHosts() NONE   
          images               default                   2        MultipleHosts() NONE      

上传并查看文件

[iyunv@node6~] mogupload --trackers=172.16.1.7 --domain=files --key='/fstab.txt' --file=/etc/fstab
[iyunv@node6~] mogfileinfo --trackers=172.16.1.7 --domain=files --key='/fstab.txt'
        - file: /fstab.txt
             class:              default
          devcount:                    2
            domain:                files
               fid:                    2
               key:           /fstab.txt
            length:                  711
         - http://172.16.1.8:7500/dev2/0/000/000/0000000002.fid
         - http://172.16.1.9:7500/dev3/0/000/000/0000000002.fid

验证