分布式文件系统之FastDFS

目录结构：

一 分布式文件系统

二 FastDFS入门

三 FastDFS环境搭建

四 FastDFS在Java项目中开发示例

五 FastDFS分布式文件系统集群

一 分布式文件系统

分布式文件系统 (Distributed File System) 是一个软件/软件服务器，这个软件可以用来管理文件。但这个软件所管理的文件通常不是在一个服务器节点上，而是在多个服务器节点上，这些服务器节点通过网络相连构成一个庞大的文件存储服务器集群，这些服务器都用于存储文件资源，通过分布式文件系统来管理这些服务器上的文件。

常见的分布式文件系统有：FastDFS、GFS、HDFS、Lustre 、Ceph 、GridFS 、mogileFS、TFS等。

分布式文件系统与传统文件系统对比

传统方式弊端：

• 如果用户数量多，IO操作比较多，对磁盘访问压力很大
• 如果磁盘发生故障，会造成数据丢失
• 存储容量有限

二 FastDFS入门

1 FastDFS简介

FastDFS是一个开源的轻量级分布式文件系统，为互联网应用量身定做，简单、灵活、高效，采用C语言开发，由阿里巴巴开发并开源。

FastDFS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、文件删除）等，解决了大容量文件存储的问题，特别适合以文件为载体的在线服务，如相册网站、文档网站、图片网站、视频网站等等。

FastDFS充分考虑了冗余备份、线性扩容等机制，并注重高可用、高性能等指标，使用FastDFS很容易搭建一套高性能的文件服务器集群提供文件上传、下载等服务。

2 FastDFS整体架构

FastDFS文件系统由两大部分构成，一个是客户端，一个是服务端

客户端通常指我们的程序，比如我们的Java程序去连接FastDFS、操作FastDFS，那我们的Java程序就是一个客户端，FastDFS提供专有API访问，目前提供了C、Java和PHP几种编程语言的API，用来访问FastDFS文件系统。

服务端由两个部分构成：一个是跟踪器（tracker），一个是存储节点（storage）

tracker跟踪器主要做调度工作，起到均衡的作用；负责管理所有的 storage server和 group，每个 storage 在启动后会连接 tracker，告知自己所属 group 等信息，并保持周期性心跳。tracker记录group以及每个group的存储信息。在内存中记录集群中存储节点storage的状态信息，是前端Client和后端存储节点storage的枢纽。因为相关信息全部在内存中，Tracker server的性能非常高，一个较大的集群（比如上百个group）中有3台就足够了。

storage存储节点主要提供存储文件和备份服务；以 group 为单位，每个 group 内可以有多台 storage server，数据互为备份。存储文件和文件属性（meta data）都保存到存储服务器磁盘上，完成文件管理的所有功能：文件存储、文件同步和提供文件访问等。group内每个storage的存储依赖于本地文件系统，storage可配置多个数据存储目录，比如有10块磁盘，分别对应在/data/disk1-/data/disk10，则可将这10个目录都配置为storage的数据存储目录

架构图：

2.1 文件上传：

1. client询问tracker上传文件的storage,不需要附加参数
2. tracker返回一台可用的storage
3. client直接和storage通信完成文件上传

fileid:文件组名和路径

2.2 文件下载

客户端uploadfile成功后，会拿到一个storage生成的文件名，接下来客户端根据这个文件名即可访问到该文件。

1. client询问tracker下载文件的storage,参数为文件标识（组名和文件名）
2. tacker返回一台可用的storage
3. client直接和storage通信完成下载

三 FastDFS环境搭建

1 FastDFS安装（单机版）

1.1 工具准备

（1）检查Linux上是否安装了 gcc、libevent、libevent-devel

libevent：是一个用C语言编写的、轻量级的开源高性能IO库，主要有以下几个亮点：事件驱动（ event-driven），高性能;轻量级，专注于网络，线程安全。Libevent 已经被广泛的应用，作为底层的网络库；比如 memcached、 Vomit、 Nylon、 Netchat等等。 FastDFS v3.0 版本以后,使用到了libevent库来处理网络连接请求

libevent-devel：libevent 的头文件、库和开发文档 此软件包包含头文件、静态库和开发文档等

yum list installed | grep gcc
yum list installed | grep libevent
yum list installed | grep libevent-devel

（2）如果没有安装，需要进行安装

yum install gcc libevent libevent-devel -y

（3）虚拟机上安装的Linux是否是迷你版的，如果是，需要安装以下工具，否则不需要

yum install lrzsz wget vim unzip net-tools -y

1.2 目录准备

在/目录下创建dfs目录，再创建子目录

　　/tracker：跟踪器的数据和日志目录

　　/storage：存储器的数据和日志目录

　　/storage/files：上传的文件目录

　　/client：客户端数据和日志目录

1.3 安装 libfastcommon 库

libfastcommon 库是FastDFS文件系统运行需要的公共 C 语言函数库

下载地址：https://github.com/happyfish100

（1）上传文件：将下载的压缩文件 libfastcommon-1.0.59.tar.gz 上传到/opt目录下

（2）解压文件：

[root@localhost opt]# tar -zxvf libfastcommon-1.0.59.tar.gz

（3）编译文件

[root@localhost libfastcommon-1.0.59]# ./make.sh

注意： make编译的时候如果报错，需解决错误后再次进行make，通常发生错误是由于Linux缺少某些依赖库导致，根据错误提示解决错误

（4）安装软件

[root@localhost libfastcommon-1.0.59]# ./make.sh install

1.4 安装FastDFS

FastDFS没有Windows版本，不能在Windows下使用。

下载地址：https://github.com/happyfish100

（1）上传文件：将下载的压缩文件 fastdfs-6.08.tar.gz 上传到/opt目录下

（2）解压文件

[root@localhost opt]# tar -zxvf fastdfs-6.08.tar.gz

（3）编译文件

[root@localhost fastdfs-6.08]# ./make.sh 

（4）安装软件

[root@localhost fastdfs-6.08]# ./make.sh install

（5）查看配置文件目录

 （6）查看安装的可执行文件

1.5 配置FastDFS

（1）修改配置文件tracker.conf

# the base path to store data and log files
base_path = /dfs/tracker

（2）修改配置文件storage.conf

# the base path to store data and log files
base_path = /dfs/tracker

store_path0 = /dfs/storage/files

tracker_server = IP地址:22122

1.6 启动tracker和storage服务

[root@localhost fdfs]# fdfs_trackerd /etc/fdfs/tracker.conf
[root@localhost fdfs]# fdfs_storaged /etc/fdfs/storage.conf

注意：首次启动storage后，会在配置的路径下创建存储文件的目录

在data目录下，创建了256个子目录，每个子目录下又有256个子目录，总共有256的平方个目录存储文件

1.7 查看storage是否已经注册到了tracker下

fdfs_monitor /etc/fdfs/storage.conf

1.8 重启tracker和storage服务

[root@localhost fdfs]# fdfs_trackerd /etc/fdfs/tracker.conf restart
[root@localhost fdfs]# fdfs_storaged /etc/fdfs/storage.conf restart

1.9 关闭tracker和storage服务

[root@localhost fdfs]# fdfs_trackerd /etc/fdfs/tracker.conf stop
[root@localhost fdfs]# fdfs_storaged /etc/fdfs/storage.conf stop

注意：可以使用kill关闭fastdfs，但不建议在线上使用 kill -9 强制关闭，因为可能会导致文件信息不同步问题

2 测试FastDFS

2.1 修改配置文件 client.conf

# the base path to store log files
base_path = /dfs/client

tracker_server = IP地址:22122

2.2 创建待上传的文件

/home路径下新建文件hello.txt

2.3 上传文件

[root@localhost home]# fdfs_test /etc/fdfs/client.conf upload /home/hello.txt

2.4 查看文件

其中：

*_big.txt 代表从文件

*_big.txt-m 代表从属性信息

*.txt 代表主文件

*.txt-m 代表主属性信息meta-info

2.5 测试删除文件

fdfs_delete_file /etc/fdfs/client.conf group1/M00/00/00/wKgAgmO2yJ6AAdUoAAAADK8IOy0938.txt

其中：group1代表组名（这个在storage.cof文件中有配置），M00代表磁盘，/00/00是/dfs/storage/files/data/下的子目录

3 http访问文件

在文件上传的时候，上传成功的信息中有提示我们可以通过某个路径去访问上传的文件，但是我们直接访问这个路径，却不可以，那么已经上传到FastDFS文件系统中的文件，我们如何在浏览器中访问呢？

FastDFS提供了一个Nginx扩展模块，利用该模块，我们可以通过Nginx访问已经上传到FastDFS上的文件

Nginx访问示意图：

3.1 安装fastdfs-nginx-module

下载地址：https://github.com/happyfish100

（1）上传文件：将下载的压缩文件 fastdfs-nginx-module-1.22.tar.gz 上传到/opt目录下

（2）解压文件

[root@localhost opt]# tar -zxvf fastdfs-nginx-module-1.22.tar.gz

3.2 安装Nginx

Nginx是一个web服务器， 能够在浏览器，基于http协议访问文件等静态资源和反向代理

下载地址：https://nginx.org/en/download.html

（1）上传文件：将下载的压缩文件 nginx-1.22.0.tar.gz上传到/opt目录下

（2）解压文件

[root@localhost opt]# tar -zxvf nginx-1.22.0.tar.gz

（3）安装相关依赖库

Nginx的安装需要Linux安装相关的几个库，否则编译会出现错误

yum install gcc openssl openssl-devel pcre pcre-devel zlib zlib-devel –y

（4）配置Nginx安装位置和fastdfs-nginx-module的src目录

# 在/usr/local/nginx目录安装的nginx
# opt/fastdfs-nginx-module-1.22/src 是 fastdfs-nginx-module的src目录位置
[root@localhost nginx-1.22.0]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --add-module=/opt/fastdfs-nginx-module-1.22/src

# 拷贝 fastdfs-nginx-module 的配置文件
[root@localhost src]# pwd
/opt/fastdfs-nginx-module-1.22/src
[root@localhost src]# cp mod_fastdfs.conf /etc/fdfs/

（5）编译并安装Nginx

# 拷贝Nginx需要的配置文件
[root@localhost conf]# cp http.conf mime.types /etc/fdfs/

[root@localhost nginx-1.22.0]# pwd
/opt/nginx-1.22.0
[root@localhost nginx-1.22.0]# make
[root@localhost nginx-1.22.0]# make install

（6）配置fastdfs-nginx-module

修改配置文件mod_fastdfs.conf

[root@localhost fdfs]# pwd
/etc/fdfs
[root@localhost fdfs]# vim mod_fastdfs.conf 

# the base path to store log files
base_path=/dfs/nginx_mod

# valid only when load_fdfs_parameters_from_tracker is true
tracker_server=IP地址:22122

# default value is false
url_have_group_name = true

# must same as storage.conf
store_path0=/dfs/storage/files

创建/dfs/nginx_mod目录

[root@localhost dfs]# pwd
/dfs
[root@localhost dfs]# mkdir nginx_mod

（7）配置Nginx

修改配置文件nginx.conf，添加一个server

[root@localhost conf]# pwd
/usr/local/nginx/conf
[root@localhost conf]# vim nginx.conf

server {
    listen       8888;
    server_name  nginx-fastdfs;

    location ~ /group[1-9]/ {    
       ngx_fastdfs_module;  
    }
}

检查配置文件是否正确

[root@localhost conf]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf -t

3.3 测试http访问

（1）启动tracker和storage

（2）启动Nginx

[root@localhost conf]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

（3）上传文件

（4）浏览器访问

http://IP地址:8888/group1/M00/00/00/wKgAgmO22jKAaSM_AAAADK8IOy0566.txt

其中，这个端口8888是storage.conf配置文件中的web地址

# the port of the web server on this storage server
http.server_port = 8888

四 FastDFS在Java项目中开发示例

测试一下在实际项目开发中，FastDFS提供的三个主要功能

• upload：上传文件
• download：下载文件
• delete：删除文件

1 FastDFS文件系统的Java客户端

FastDFS文件系统Java客户端是指采用Java语言编写的一套程序，专门用来访问fastDFS文件系统，其实就是一个jar包。

注意：Maven仓库https://mvnrepository.com/搜索fastdfs-client，可以直接下载jar包使用，当然这个jar包也可以自己来打

1.1 下载fastdfs-client-java官方源码

下载地址：https://github.com/happyfish100

下载到本地文件，并解压

1.2 采用maven命令编译成jar包安装到本地maven库

mvn clean install

 打包完成后，jar包在本地Maven仓库的保存路径

1.3 在Java程序中使用它提供的API来访问FastDFS文件系统

<!--引用打包好的fastdfs-client-java的依赖-->
<dependency>
    <groupId>org.csource</groupId>
    <artifactId>fastdfs-client-java</artifactId>
    <version>1.28-SNAPSHOT</version>
</dependency>

2 文件上传功能的实现

使用Java客户端，代码操作fastDFS分布式文件系统，上传本地文件到FastDFS服务器上

2.1 创建springboot项目，添加 fastdfs-client-java的依赖

2.2 配置文件拷贝 

将保存fastdfs-client-java-1.28路径下的配置文件fdfs_client.conf 拷贝到项目中的resources目录下

2.3 添加本地待上传文件

2.4 编写测试代码，上传文件

 1 @Test
 2 void testUpload(){
 3     StorageClient storageClient = null;
 4     try {
 5         // 1.全局初始化
 6         ClientGlobal.init("fdfs_client.conf");
 7         // 2.创建TrackerServer、StorageServer
 8         TrackerServer trackerServer = null;
 9         StorageServer storageServer = null;
10         // 3.创建TrackerClient，用来创建TrackerServer、StorageServer对象
11         TrackerClient trackerClient = new TrackerClient();
12         // 4.赋值
13         trackerServer = trackerClient.getTrackerServer();
14         storageServer = trackerClient.getStoreStorage(trackerServer);
15         // 5.创建StorageClient，文件的上传和下载
16         storageClient = new StorageClient(trackerServer, storageServer);
17         // 6.上传文件
18         // 1.本地文件路径 2.文件扩展名 3.文件的元数据（文件大小，图片的宽高等）
19         String[] uploadFile = storageClient.upload_file("D:\\文件路径\\hello.txt", "txt", null);
20         System.out.println(Arrays.toString(uploadFile));
21     } catch (Exception e) {
22         e.printStackTrace();
23     } finally {
24         if (storageClient != null){
25             try {
26                 storageClient.close();
27             } catch (IOException e) {
28                 e.printStackTrace();
29             }
30         }
31     }
32 
33 }

运行结果：

返回值是组名，以及磁盘、路径和文件名等

2.5 查看上传文件

Linux中保存的文件 

 浏览器访问文件

3 文件下载

3.1 编写测试代码

和文件上传代码大致相同，只是storageClient对象调用的方法不一样

1 // 下载文件
2 // 1.组名称 2.文件路径 3.本地存储路径
3 // 返回值result：0代表成功
4 int result = storageClient.download_file("group1", "M00/00/00/wKgAgmO27MeAL-2PAAAADZ1CZDI733.txt",
5         "本地路径/down_hello.txt");

执行测试用例后，可到指定的本地路径下查看已下载的文件

4 文件删除

4.1 编写测试代码

 和文件上传、下载代码大致相同，只是storageClient对象调用的方法不一样

1 // 删除文件
2 // 1.组名称 2.文件路径
3 // 返回值result：0代表成功
4 int result = storageClient.delete_file("group1", "M00/00/00/wKgAgmO27MeAL-2PAAAADZ1CZDI733.txt");

五 FastDFS分布式文件系统集群

1 架构图

架构1：

架构2：

2 集群环境搭建步骤

限于篇幅与设备，下次再更吧。。。