分布式存储集群MogileFS的详细部署

shenhp · 发表于 2019-2-1 07:39:26

　　一、常见的分布式存储系统
　　目前我们使用的分布式存储方面的应用均是有google的几篇论文演化出来的，下面就是这几篇论文所出现的架构：
　　Google File System（大规模分散文件系统）：用于分布式存储
　　MapReduce （大规模分散FrameWork）：用于分布式计算
　　BigTable（大规模分散数据库）：用于列式数据库
　　Chubby（分散锁服务）
　　1、GFS（Google File System）
　　Google公司为了满足本公司需求而开发的基于Linux的专有分布式文件系统。。尽管Google公布了该系统的一些技术细节，但Google并没有将该系统的软件部分作为开源软件发布。下面分布式文件系统都是类 GFS的产品。
　　2、HDFS
　　Hadoop 实现了一个分布式文件系统（Hadoop Distributed File System），简称HDFS。 Hadoop是Apache Lucene创始人Doug Cutting开发的使用广泛的文本搜索库。它起源于Apache Nutch，后者是一个开源的网络搜索引擎，本身也是Luene项目的一部分。Aapche Hadoop架构是MapReduce算法的一种开源应用，是Google开创其帝国的重要基石。
　　3、Ceph
　　是加州大学圣克鲁兹分校的Sage weil攻读博士时开发的分布式文件系统。并使用Ceph完成了他的论文。说 ceph 性能最高，C++编写的代码，支持Fuse，并且没有单点故障依赖，于是下载安装，由于 ceph 使用 btrfs 文件系统，而btrfs 文件系统需要 Linux 2.6.34 以上的内核才支持。可是ceph太不成熟了，它基于的btrfs本身就不成熟，它的官方网站上也明确指出不要把ceph用在生产环境中。
　　4、Lustre
　　Lustre是一个大规模的、安全可靠的，具备高可用性的集群文件系统，它是由甲骨文公司开发和维护的。该项目主要的目的就是开发下一代的集群文件系统，可以支持超过10000个节点，数以PB的数据量存储系统。目前Lustre已经运用在一些领域，例如HP SFS产品等。
　　5、MogileFS
　　由memcahed的开发公司danga一款perl开发的产品，目前国内使用mogielFS的有图片托管网站yupoo等。 MogileFS是一套高效的文件自动备份组件，由Six Apart开发，广泛应用在包括LiveJournal等web2.0站点上。
　　MogileFS由3个部分组成：
　　第1个部分是server端，包括mogilefsd和mogstored两个程序。前者即是 mogilefsd的tracker，它将一些全局信息保存在数据库里，例如站点domain,class,host等。后者即是存储节点(store node)，它其实是个HTTP Daemon，默认侦听在7500端口，接受客户端的文件备份请求。在安装完后，要运行mogadm工具将所有的store node注册到mogilefsd的数据库里，mogilefsd会对这些节点进行管理和监控。
　　第2个部分是utils（工具集），主要是MogileFS的一些管理工具，例如mogadm等。
　　第3个部分是客户端API，目前只有Perl API(MogileFS.pm)、PHP，用这个模块可以编写客户端程序，实现文件的备份管理功能。
　　6、MooseFS
　　支持FUSE，相对比较轻量级，对master服务器有单点依赖，用perl编写，性能相对较差，国内用的人比较多。
　　7、FastDFS
　　是一款类似Google FS的开源分布式文件系统，是纯C语言开发的。 FastDFS是一个开源的轻量级分布式文件系统，它对文件进行管理，功能包括：文件存储、文件同步、文件访问（文件上传、文件下载）等，解决了大容量存储和负载均衡的问题。特别适合以文件为载体的在线服务，如相册网站、视频网站等等。
　　8、TFS
　　TFS（Taobao !FileSystem）是一个高可扩展、高可用、高性能、面向互联网服务的分布式文件系统，主要针对海量的非结构化数据，它构筑在普通的Linux机器集群上，可为外部提供高可靠和高并发的存储访问。TFS为淘宝提供海量小文件存储，通常文件大小不超过1M，满足了淘宝对小文件存储的需求，被广泛地应用在淘宝各项应用中。它采用了HA架构和平滑扩容，保证了整个文件系统的可用性和扩展性。同时扁平化的数据组织结构，可将文件名映射到文件的物理地址，简化了文件的访问流程，一定程度上为TFS提供了良好的读写性能。
　　9、GridFS文件系统
　　MongoDB是一种知名的NoSql数据库，GridFS是MongoDB的一个内置功能，它提供一组文件操作的API以利用MongoDB存储文件，GridFS的基本原理是将文件保存在两个Collection中，一个保存文件索引，一个保存文件内容，文件内容按一定大小分成若干块，每一块存在一个Document中，这种方法不仅提供了文件存储，还提供了对文件相关的一些附加属性（比如MD5值，文件名等等）的存储。文件在GridFS中会按4MB为单位进行分块存储。
　　二、MogileFS
　　1、MogileFS的特性
　　应用层提供服务，不需要使用核心组件
　　无单点（tracker（跟踪点）mogstore（存储节点）database（MySQL））
　　自动文件复制：复制的最小单位不是文件，而是class
　　传输中立：无特殊协议，可以通过NFS或HTTP实现通信
　　简单的命名空间：没有目录，直接存在存储空间上，通过域来实现
　　不共享任何数据：
　　2、Mogilefs基本原理
　　MogileFS是一个开源的分布式文件系统，用于组建分布式文件集群，由LiveJournal旗下DangaInteractive公司开发，Danga团队开发了包括 Memcached、MogileFS、Perlbal等不错的开源项目：(注：Perlbal是一个强大的Perl写的反向代理服务器)。其主要特性包括：应用层的组件、无单点故障、自动文件复制、具有比RAID更好的可靠性、无需RAID支持等……核心角色如下：
　　Tracker节点：借助数据库保存各节点文件的元数据信息，保存每个域中所有键的存储位置分布,方便检索定位数据位置的同时监控各节点，告诉客户端存储区位置并指挥storage节点复制数据副本，进程名为mogilefsd(7001)。
　　Database节点：数据库用来存放MogileFS的元数据 (命名空间, 和文件在哪里). 这应该设置一个高可用性(HA)的环境以防止单点失败。
　　Storage节点：实际文件存放的地方. 存储节点是一个HTTP服务器，用来做删除，存放等事情，任何WebDAV服务器都可以，将指定域中的键转换为其特有的文件名存储在指定的设备文件中，转换后的文件名为值，storage节点自动维护键值的对应关系，storage节点前端可以使用nginx进行反向代理，但需要安装nginx-mogilefs-module-master模块进行名称转换，进程名mogstored(7501),perbal(7500)。
　　Domain：一个域中的键值是惟一的，一个MogileFS可以有多个域，域可以用来存储不同应用类型的数据的容器。
　　Host：每一个存储节点称为一个主机，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。
　　Class:复制最小单位,文件属性管理，定义文件存储在不同设备上份数。
　　三、集群部署

　　1、集群架构

　　2、服务器IP配置情况

名称	hostname	IP	安装软件	系统
反向代理	nginx	192.168.0.9	nginx	CentOS 6.4 X86
tracker/storage节点	node1	192.168.0.10	mogilefs	CentOS 6.4 X86
tracker/storage节点	node2	192.168.0.11	mogilefs	CentOS 6.4 X86
tracker/storage节点	node3	192.168.0.12	mogilefs	CentOS 6.4 X86
database节点	mysql	192.168.0.13	mysql	CentOS 6.4 X86

　　四、集群软件安装
　　1、数据库授权
　　mysql-server的安装我这里不再介绍，我这里是使用的Yum进行安装的。

mysql> grant all privileges on *.* to 'root'@'192.168.%.%';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> grant all on mogilefs.* to 'moguser'@'192.168.%.%' identified by 'mogpass';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)　　2、node1节点安装mogilefs

　　正常情况下我们可以通过perl进行安装，这里我们为了简便准备了rpm包，大家可以通过附件下载我准备好的rpm安装包。
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
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.rpmyum install *.rpm perl-IO-AIO -y　　3、数据库初始化
　　可以通过mogdbsetup -h查看使用帮助，默认选项的可以不用填写
mogdbsetup --dbhost=192.168.0.13 --dbuser=moguser --dbpass=mogpass --yes　　初始化成功之后，可以登陆数据库查看是否生成了表格
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;
+----------------------+
| 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)　　4、配置teacker服务
　　# cat /etc/mogilefs/mogilefsd.conf
daemonize = 1                         #是否以守护进程运行
pidfile = /var/run/mogilefsd/mogilefsd.pid
db_dsn = DBI:mysql:mogilefs:host=192.168.0.13  #定义数据库名及主机
db_user = moguser                      #数据库用户名
db_pass = mogpass                      #数据库用户密码
listen = 0.0.0.0:7001                #监听地址
conf_port = 7001
query_jobs = 10
delete_jobs = 1
replicate_jobs = 5
reaper_jobs = 1　　到目前为止，tracker服务配置就算完成了，现在就可以启动tracker服务了，下面我们配置存储服务。

　　5、mogstored配置
　　# cat /etc/mogilefs/mogstored.conf
maxconns = 10000
httplisten = 0.0.0.0:7500
mgmtlisten = 0.0.0.0:7501    #管理接口，和tracker交互
docroot = /mogdata          #数据存放目录，一般是新磁盘挂在目录　　创建好/mogdata目录，并设定好权限，就可以启动mogstored服务了。
　　6、node2、node3的配置
　　在这里我就不写代码了，node2、node3的配置和node1的配置一模一样，只是不要对数据库进行初始化了，只需安装并且配置tracker和storge就可以了。
　　然后启动服务
service mogstored start
service mogilefsd start　　所有配置好之后要通过netstat -tlnp查看一下服务是否正确启动起来了。
　　7、增加节点

　　我们可以通过命令mogadm -h查看命令的帮助，可以随便选择一个tracker上面进行操作，因为所以的tracker连接的数据库都是一个，所以哪个上面操作效果都是一样的，我们选择node1节点进行操作。
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 host add node1 --ip=192.168.0.10 --status=alive
mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 host add node2 --ip=192.168.0.11 --status=alive
mogadm --trackers=192.168.0.12:7001 host add node3 --ip=192.168.0.12 --status=alive　　查看添加的host

　　# mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 host list
node1 [1]: alive
  IP:    192.168.0.10:7500
node2 [2]: alive
  IP:    192.168.0.11:7500
node3 [3]: alive
  IP:    192.168.0.12:7500　　可以看到我们都已经添加上了。
　　8、添加设备
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device add node1 1
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device add node2 2
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device add node3 3　　添加设备时所使用的设备ID号必须要/mogdata中的dev编号一致查看添加的设备
　　# mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device list
node1 [1]: alive
                  used(G) free(G) total(G)  weight(%)
dev1: alive    0.000    0.000    0.000       100
node2 [2]: alive
                  used(G) free(G) total(G)  weight(%)
dev2: alive    0.000    0.000    0.000       100
node3 [3]: alive
                  used(G) free(G) total(G)  weight(%)
dev3: alive    0.000    0.000    0.000       100　　我们可以看到dev1、dev2、dev3的可以空间都为0，那是因为我们还有没有创建，下面我们分别在node1、node2、node3节点的存储目录/mogdata下面创建dev1、dev2、dev3，并设定好属主属组权限，然后重启modstored服务，然后我们在查看添加的设备情况。
node1 [1]: alive
                  used(G) free(G) total(G)  weight(%)
dev1: alive    1.079    15.307    16.386       100
node2 [2]: alive
                  used(G) free(G) total(G)  weight(%)
dev2: alive    0.800    15.586    16.386       100
node3 [3]: alive
                  used(G) free(G) total(G)  weight(%)
dev3: alive    0.804    15.582    16.386       100　　状态检查

　　# mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 check
Checking trackers...
  192.168.0.10:7001 ... 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          16.387    1.079    15.307 6.59%  writeable N/A
  [ 2] dev2          16.387    0.801    15.586 4.89%  writeable N/A
  [ 3] dev3          16.387    0.804    15.582 4.91%  writeable N/A
  ---- ------------ ---------- ---------- ---------- ------
         total: 49.160    2.685    46.475 5.46%　　9、添加domain

mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain add files
mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain add images
mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain add html　　查看domain信息

　　# mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain list
domain             class             mindevcount replpolicy hashtype
-------------------- -------------------- ------------- ------------ -------
files             default                2       MultipleHosts() NONE
html                default                2       MultipleHosts() NONE
images             default                2       MultipleHosts() NONE　　10、上传文件

mogupload --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=html --key='issue.html' --file='/etc/issue'
mogupload --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=files --key='fstab' --file='/etc/fstab'
mogupload --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=images --key='pass.jpg' --file='/etc/passwd'　　查看是否上传成功
　　# mogfileinfo --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=html --key='issue.html'
- file: issue.html
   class:             default
  devcount:                   2
domain:                html
   fid:                   7
   key:          issue.html
length:                47
- http://192.168.0.11:7500/dev2/0/000/000/0000000007.fid
- http://192.168.0.10:7500/dev1/0/000/000/0000000007.fid　　mogfileinfo --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=images --key='pass.jpg'
- file: pass.jpg
   class:             default
  devcount:                   2
domain:             images
   fid:                   9
   key:          pass.jpg
length:                901
- http://192.168.0.12:7500/dev3/0/000/000/0000000009.fid
- http://192.168.0.11:7500/dev2/0/000/000/0000000009.fid　　查看存储结果
　　# mogstats --config=/etc/mogilefs/mogilefsd.conf

　　验证结果

这里只展示了文件的演示，图片等其他都是可以显示的，我这里不再贴图，下面查看一下我们的存储目录是什么结构

　　五、配置nginx反向代理
　　1、安装nginx

groupadd -r nginx
useradd -r -g nginx nginx
wget http://nginx.org/download/nginx-1.8.0.tar.gz
tar xf nginx-1.8.0.tar.gz
wget http://www.grid.net.ru/nginx/download/nginx_mogilefs_module-1.0.4.zip
unzip nginx_mogilefs_module-1.0.4.zip
cd nginx-1.8.0./configure \
  --prefix=/usr \
  --sbin-path=/usr/sbin/nginx \
  --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf \
  --error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
  --http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
  --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid  \
  --lock-path=/var/lock/nginx.lock \
  --user=nginx \
  --group=nginx \
  --with-http_ssl_module \
  --with-http_flv_module \
  --with-http_stub_status_module \
  --with-http_gzip_static_module \
  --http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client/ \
  --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ \
  --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ \
  --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi \
  --http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi \
  --with-pcre \
  --with-debug \
  --add-module=/root/nginx_mogilefs_module-1.0.4make
make install　　2、提供启动脚本

#!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig: - 85 15
# description:  Nginx is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse \
#             proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config:    /etc/nginx/nginx.conf
# config:    /etc/sysconfig/nginx
# pidfile:    /var/run/nginx.pid
# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions
# Source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network
# Check that networking is up.
[ "$NETWORKING" = "no" ] && exit 0
nginx="/usr/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)
NGINX_CONF_FILE="/etc/nginx/nginx.conf"
[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx
lockfile=/var/lock/subsys/nginx
make_dirs() {
# make required directories
user=`nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:" | sed 's/[^*]*--user=$[^ ]*$.*/\1/g' -`
options=`$nginx -V 2>&1 | grep 'configure arguments:'`
for opt in $options; do
   if [ `echo $opt | grep '.*-temp-path'` ]; then
         value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`
         if [ ! -d "$value" ]; then
            # echo "creating" $value
            mkdir -p $value && chown -R $user $value
         fi
   fi
done
}
start() {
[ -x $nginx ] || exit 5
[ -f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6
make_dirs
echo -n $"Starting $prog: "
daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE
retval=$?
echo
[ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
return $retval
}
stop() {
echo -n $"Stopping $prog: "
killproc $prog -QUIT
retval=$?
echo
[ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
return $retval
}
restart() {
configtest || return $?
stop
sleep 1
start
}
reload() {
configtest || return $?
echo -n $"Reloading $prog: "
killproc $nginx -HUP
RETVAL=$?
echo
}
force_reload() {
restart
}
configtest() {
  $nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}
rh_status() {
status $prog
}
rh_status_q() {
rh_status >/dev/null 2>&1
}
case "$1" in
start)
      rh_status_q && exit 0
      $1
      ;;
stop)
      rh_status_q || exit 0
      $1
      ;;
restart|configtest)
      $1
      ;;
reload)
      rh_status_q || exit 7
      $1
      ;;
force-reload)
      force_reload
      ;;
status)
      rh_status
      ;;
condrestart|try-restart)
      rh_status_q || exit 0
         ;;
*)
      echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|reload|configtest}"
      exit 2
esacchmod +x /etc/init.d/nginx
chkconfig nginx on　　3、配置nginx

　　具体配置参数可以查找官方文档，我这里只是贴出一个事例
　　文档地址：http://www.grid.net.ru/nginx/mogilefs.en.html
　　# cat /etc/nginx/nginx.conf
worker_processes  1;
events {
worker_connections  1024;
}
http {
include    mime.types;
default_type  application/octet-stream;
sendfile       on;
keepalive_timeout  65;
upstream trackers {
server 192.168.0.10:7001;
server 192.168.0.11:7001;
server 192.168.0.12:7001;
}
server {
listen    80;
location ~* /images/  {
   mogilefs_tracker trackers;
   mogilefs_domain images;
   mogilefs_pass  {
         proxy_pass $mogilefs_path;
         proxy_hide_header Content-Type;
         proxy_buffering off;
   }
   }
location ~* /html/ {
      mogilefs_tracker trackers;
      mogilefs_domain html;
      mogilefs_pass  {
         proxy_pass $mogilefs_path;
         proxy_hide_header Content-Type;
         proxy_buffering off;
      }
   }
   location ~* /files/ {
         mogilefs_tracker trackers;
         mogilefs_domain files;
         mogilefs_methods GET PUT DELETE;       #可以设定对文件的操作方法
         mogilefs_pass {
            proxy_pass $mogilefs_path;
            proxy_hide_header Content-Type;
            proxy_buffering off;
         }
      }
}
}　　然后测试我们前面上传的三个文件，

　　到此之后呢，我们可以开发上传文件的程序，和tracker的API进行对接。
　　附录
　　我们知道在每个domain下面都会有一个class，不特定设置的话都是默认的，如下
　　# mogadm class list

　　可以看到files和html都是使用的默认的类，每个文件保存两份(mindevcount)，images的类是我后来添加的，添加方法可以查看# mogadm class add -h，我添加命令如下
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class0 --mindevcount=4
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class1 --mindevcount=4
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class2 --mindevcount=4
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class3 --mindevcount=4　　具体文件上传的时候可以在原有的基础上面添加--class来说明放到哪个class下面

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