1、分布式文件系統(tǒng)MFS(moosefs)實(shí)現(xiàn)存儲共享作者:田逸(sery)由于用戶數(shù)量的不斷攀升,我對訪問量大的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展、高可靠的集群部署（即lvs+keepalived的方式），但仍然有用戶反饋訪問慢的問題。通過排查個服務(wù)器的情況，發(fā)現(xiàn)問題的根源在于共享存儲服務(wù)器NFS。在我這個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里，N個服務(wù)器通過nfs方式共享一個服務(wù)器的存儲空間，使得NFS服務(wù)器不堪重負(fù)。察看系統(tǒng)日志，全是nfs服務(wù)超時之類的報(bào)錯。一般情況下，當(dāng)nfs客戶端數(shù)目較小的時候，NFS性能不會出現(xiàn)問題；一旦NFS服務(wù)器數(shù)目過多，并且是那種讀寫都比較頻繁的操作，所得到的結(jié)果就不是我們所期待的。下面是某個集群使用nfs

2、共享的示意圖： 這種架構(gòu)除了性能問題而外，還存在單點(diǎn)故障，一旦這個NFS服務(wù)器發(fā)生故障，所有靠共享提供數(shù)據(jù)的應(yīng)用就不再可用，盡管用rsync方式同步數(shù)據(jù)到另外一個服務(wù)器上做nfs服務(wù)的備份，但這對提高整個系統(tǒng)的性能毫無幫助。基于這樣一種需求，我們需要對nfs服務(wù)器進(jìn)行優(yōu)化或采取別的解決方案，然而優(yōu)化并不能對應(yīng)對日益增多的客戶端的性能要求，因此唯一的選擇只能是采取別的解決方案了；通過調(diào)研，分布式文件系統(tǒng)是一個比較合適的選擇。采用分布式文件系統(tǒng)后，服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)訪問不再是一對多的關(guān)系（1個NFS服務(wù)器，多個NFS客戶端），而是多對多的關(guān)系，這樣一來，性能大幅提升毫無問題。到目前為止，有數(shù)十種以上

3、的分布式文件系統(tǒng)解決方案可供選擇，如lustre,hadoop,Pnfs等等。我嘗試了PVFS,hadoop,moosefs這三種應(yīng)用，參看了lustre、KFS等諸多技術(shù)實(shí)施方法，最后我選擇了moosefs（以下簡稱MFS）這種分布式文件系統(tǒng)來作為我的共享存儲服務(wù)器。為什么要選它呢？我來說說我的一些看法：1、 實(shí)施起來簡單。MFS的安裝、部署、配置相對于其他幾種工具來說，要簡單和容易得多。看看lustre 700多頁的pdf文檔，讓人頭昏吧。2、 不停服務(wù)擴(kuò)容。MFS框架做好后，隨時增加服務(wù)器擴(kuò)充容量；擴(kuò)充和減少容量皆不會影響現(xiàn)有的服務(wù)。注：hadoop也實(shí)現(xiàn)了這個功能。3、 恢復(fù)服務(wù)容易。

4、除了MFS本身具備高可用特性外，手動恢復(fù)服務(wù)也是非常快捷的，原因參照第1條。4、 我在實(shí)驗(yàn)過程中得到作者的幫助，這讓我很是感激。MFS特性（根據(jù)官方網(wǎng)站翻譯） 高可靠性（數(shù)據(jù)能被分成幾個副本存儲在不同的計(jì)算機(jī)里） 通過增加計(jì)算機(jī)或增加新的硬盤動態(tài)擴(kuò)充可用磁盤空間 可以設(shè)置刪除文件的空間回收時間rootmysql-bk serydir# mfsgettrashtime bind-9.4.0.tar.gz bind-9.4.0.tar.gz: 600 文件被刪除10分鐘后（600秒），才真正刪除文件，回收磁盤空間。 為文件創(chuàng)建快照MFS文件系統(tǒng)的組成1、 元數(shù)據(jù)服務(wù)器。在整個體系中負(fù)責(zé)管理管理文件

5、系統(tǒng)，目前MFS只支持一個元數(shù)據(jù)服務(wù)器master，這是一個單點(diǎn)故障，需要一個性能穩(wěn)定的服務(wù)器來充當(dāng)。希望今后MFS能支持多個master服務(wù)器，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。2、 數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器chunkserver。真正存儲用戶數(shù)據(jù)的服務(wù)器。存儲文件時，首先把文件分成塊，然后這些塊在數(shù)據(jù)服務(wù)器chunkserver之間復(fù)制（復(fù)制份數(shù)可以手工指定，建議設(shè)置副本數(shù)為3）。數(shù)據(jù)服務(wù)器可以是多個，并且數(shù)量越多，可使用的“磁盤空間”越大，可靠性也越高。3、 客戶端。使用MFS文件系統(tǒng)來存儲和訪問的主機(jī)稱為MFS的客戶端，成功掛接MFS文件系統(tǒng)以后，就可以像以前使用NFS一樣共享這個虛擬性的存儲了。元數(shù)據(jù)服

6、務(wù)器安裝和配置元數(shù)據(jù)服務(wù)器可以是linux,也可以是unix,你可以根據(jù)自己的使用習(xí)慣選擇操作系統(tǒng),在我的環(huán)境里,我是用freebsd做為MFS元數(shù)據(jù)的運(yùn)行平臺。GNU源碼，在各種類unix平臺的安裝都基本一致。（一） 安裝元數(shù)據(jù)服務(wù)1、下載GNU源碼 wget 2、解包 tar zxvf mfs-1.5.12.tar.gz3、切換目錄 cd mfs-1.5.124、創(chuàng)建用戶 useradd mfs s /sbin/nologin 5、配置 ./configure -prefix=/usr/local/mfs -with-default-user=mfs -with-default-group

7、=mfs6、編譯安裝 make ; make install（二） 配置元數(shù)據(jù)服務(wù)元數(shù)據(jù)服務(wù)器的配置文件是mfsmaster.cfg,我在安裝MFS時指定了前綴，因此這個文件的位置在/usr/local/mfs/etc/mfsmaster.cfg.我們打開這個配置文件，看看都有哪些內(nèi)容： # WORKING_USER = mfs # WORKING_GROUP = mfs # LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfsmaster.pid # DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs # SYSLOG_IDENT = mfsmaster # BACK_

8、LOGS = 50 # REPLICATIONS_DELAY_INIT = 300 # REPLICATIONS_DELAY_DISCONNECT = 3600 # MATOCS_LISTEN_HOST = * # MATOCS_LISTEN_PORT = 9420 # MATOCU_LISTEN_HOST = * # MATOCU_LISTEN_PORT = 9421 # CHUNKS_LOOP_TIME = 300 # CHUNKS_DEL_LIMIT = 100 # CHUNKS_REP_LIMIT = 15盡管每行都被注釋掉了，但它們卻是配置文件的默認(rèn)值，要改變這些值，需要取消注釋，然

9、后明確指定其取值。接下來說明一下其中一些項(xiàng)目的含義。 LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfsmaster.pid 文件鎖所在的位置，它的功能是避免啟動多次啟動同一個守護(hù)進(jìn)程。由于系統(tǒng)中本來不存在目錄 /var/run/mfs，因此需要手動創(chuàng)建 mkdir /var/run/mfs，然后更改其屬主 chown R mfs:mfs /var/run/mfs 這樣MFS 服務(wù)就能對這個目錄有創(chuàng)建/寫入 mfsmaster.pid 文件的權(quán)限了。 DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs 數(shù)據(jù)存放路徑，只元數(shù)據(jù)的存放路徑。那么這些數(shù)據(jù)都包括哪些呢？進(jìn)目錄看

10、看，大致分3種類型的文件：這些文件也同樣要存儲在其他數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器的相關(guān)目錄。 MATOCS_LISTEN_PORT = 9420 MATOCS-master to chunkserver，即元數(shù)據(jù)服務(wù)器使用9420這個監(jiān)聽端口來接受數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器chunkserver端的連接。 MATOCU_LISTEN_PORT = 9421 元數(shù)據(jù)服務(wù)器在9421端口監(jiān)聽，用以接受客戶端對MFS進(jìn)行遠(yuǎn)程掛接（客戶端以mfsmount掛接MFS） 其他部分看字面意思都不難理解。還有幾個與時間有關(guān)的數(shù)值，其單位是秒。這個配置文件，不必做修改就能工作了。（三） 元數(shù)據(jù)服務(wù)器master啟動元數(shù)據(jù)服務(wù)器可以單獨(dú)

11、啟動，即使沒有任何數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器（chunkserver）也是能正常工作的，因此當(dāng)我們安裝配置完MFS后，即可啟動它。執(zhí)行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start ，如果沒有意外，元數(shù)據(jù)庫服務(wù)器就應(yīng)該作為一個守護(hù)進(jìn)程運(yùn)行起來。現(xiàn)在我們可以通過3個方面來檢查一下MFS master的運(yùn)行狀況：1、 檢查進(jìn)程 2、 檢查網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)3、 檢查系統(tǒng)日志MFS的日志會直接寫入系統(tǒng)日志。當(dāng)我們增加數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器（chunkserver）或數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器（chunkserver）處故障時，都能在系統(tǒng)日志找到這些記錄。注意，這個日志跟元數(shù)據(jù)變化日志不是一回事情。（四）、關(guān)閉元

12、數(shù)據(jù)服務(wù)器關(guān)閉元數(shù)據(jù)服務(wù)器，務(wù)必使用 /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster s 這種方式，如果直接使用kill殺死進(jìn)程，將導(dǎo)致下次啟動時出現(xiàn)找不到相關(guān)文件，而不能正常啟動服務(wù)器。這個一定要謹(jǐn)慎。當(dāng)然，如果發(fā)生了這個事情，還是可以通過 mfsmetastore 來恢復(fù)的。數(shù)據(jù)存儲chunkserver服務(wù)器的安裝配置數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器chunkserver也是可以運(yùn)行在各種類unix平臺的，因此不再多說。一個MFS環(huán)境到底能集群多少服務(wù)器，作者的說法是上PB容量，個人建議，最好3臺以上；并且專門用來做存儲，不要把它跟master搞到一個機(jī)器（理論上沒問題，實(shí)現(xiàn)也是可以的，但這不

13、是一個好策略）。因?yàn)槊總€數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器的安裝和配置都是相同的，所以只需按照一個服務(wù)器的操作就可以了。（一）、安裝數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器 chunkserver1、下載GNU源碼 wget 2、解包 tar zxvf mfs-1.5.12.tar.gz3、切換目錄 cd mfs-1.5.124、創(chuàng)建用戶 useradd mfs s /sbin/nologin 5、配置 ./configure -prefix=/usr/local/mfs -with-default-user=mfs -with-default-group=mfs6、編譯安裝 make ; make install（二）配置數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器

14、chunkserver數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器有2個配置服務(wù)器需要修改，一個是主配置文件 mfschunkserver.cfg ,另一個配置文件是 mfshdd.cfg。每個服務(wù)器用來分配給 MFS使用的空間最好是一個單獨(dú)的硬盤或者一個raid卷，最低要求是一個分區(qū)。作者舉的例子是創(chuàng)建一個大文件，然后掛接在本地，這不好，只能用來做實(shí)驗(yàn)了。1、修改配置文件 /usr/local/mfs/etc/mfschunkserver.cfg。下面是修改了的配置文件：#WORKING_USER = mfs#WORKING_GROUP = mfs# DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs#

15、 LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfschunkserver.pid# SYSLOG_IDENT = mfschunkserver# BACK_LOGS = 50# MASTER_RECONNECTION_DELAY = 30MASTER_HOST = 9MASTER_PORT = 9420# MASTER_TIMEOUT = 60# CSSERV_LISTEN_HOST = *# CSSERV_LISTEN_PORT = 9422# CSSERV_TIMEOUT = 60# CSTOCS_TIMEOUT = 60# HDD_CONF_FILENAME

16、 = /usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg這個配置文件里，沒有注釋符號“#”就是被修改過的項(xiàng)了，接下來是里面某些項(xiàng)的含義說明： MASTER_HOST = 9 元數(shù)據(jù)服務(wù)器的名稱或地址，可以是主機(jī)名，也可以是ip地址，只要數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器能訪問到元數(shù)據(jù)服務(wù)器就行。 LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfschunkserver.pid 與元數(shù)據(jù)服務(wù)器master的處理完全相同. CSSERV_LISTEN_PORT = 9422 CSSERVchunkserver,這個監(jiān)聽端口用于與其它數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器間的連接，通常是數(shù)據(jù)復(fù)制。 HDD_

17、CONF_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg 分配給MFS使用的磁盤空間配置文件的位置。2、修改配置文件/usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg。在我的服務(wù)器上，只有一個1T的SATA硬盤，分了一個800G容量的分區(qū)來做為MFS存儲服務(wù)的組成部分。為了使mfs擁有寫目錄的權(quán)限，需要修改目錄的屬主。我的服務(wù)器的分區(qū)掛接點(diǎn)是 /data , 用 chown R mfs:mfs /data 把屬主改變。因?yàn)槲业拿總€服務(wù)器只需貢獻(xiàn)一個分區(qū)做為MFS,因此配置文件只需要如下一行內(nèi)容就可以了：/data這個文件默認(rèn)情況下有好幾行，我們最好把它

18、刪掉，因?yàn)榘闯Ｒ?guī)情況用注釋符號“#”好像不起作用。（三）啟動數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器chunkserver在數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器chunkserver執(zhí)行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver start 啟動數(shù)據(jù)存儲守護(hù)進(jìn)程.通過以下幾種方式來檢查chunkserver的運(yùn)行狀態(tài).1、 查看進(jìn)程 ps aux | grep mfschunkserver 2、 查看網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，正常情況下應(yīng)該看見9422處于監(jiān)聽狀態(tài)，如果有其他數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器chunkserver在同一個元數(shù)據(jù)服務(wù)器master管理下運(yùn)行的話，應(yīng)該能看見其他chunkserver跟本機(jī)的連接情況:3、 查看元數(shù)

19、據(jù)服務(wù)器的系統(tǒng)日志，可以看見新增的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器chunkserver被加入。tail -f /var/log/messagesMar 27 14:28:00 mfs-ctrl mfsmaster29647: server 3 (1): usedspace: 65827913728 (61 GB), totalspace: 879283101696 (818 GB), usage: 7.49% （四） 關(guān)閉數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器跟元數(shù)據(jù)服務(wù)器master相似，執(zhí)行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver s , chunkserver服務(wù)就停下來

20、了。為了使系統(tǒng)重啟過程能自動啟動chunkserver 服務(wù)，可以通過在/etc/rc.local文件追加行 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver start 來達(dá)到這個目的（master的自動重啟處理也可同樣處理）。MFS客戶端的安裝及配置我的生產(chǎn)環(huán)境，只有centos和freebsd兩種環(huán)境，因此下面的描述，只有centos及freebsd掛接MFS文件系統(tǒng)的情形，其他類型的unix系統(tǒng)，待日后嘗試。對比前面的操作過程，客戶端掛接后使用MFS集群文件系統(tǒng)才是最費(fèi)時的事情。一、 centos作為MFS的客戶端。（一） 安裝MFS客戶端Mfsmount

21、需要依賴FUSE,因此需要先安裝好fuse，這里我選用 fuse-2.7.4.tar.gz。1、解包 tar zxvf fuse-2.7.4.tar.gz2、切換目錄 cd fuse-、配置 ./configure4、編譯安裝 make；make install如果系統(tǒng)已經(jīng)安裝了fuse,則跳過這個步驟。安裝MFS客戶端程序1、修改環(huán)境變量文件/etc/profile ,追加下面的行，然后再執(zhí)行命令source /etc/profile使修改生效。export KG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PAT

22、H如果不執(zhí)行這個操作，在后面安裝MFS的過程中，執(zhí)行命令./configure -enable-mfsmount時可能出現(xiàn)"checking for FUSE. no  configure: error: mfsmount build was forced, but fuse development package is not installed"這樣的錯誤，而不能正確安裝MFS客戶端程序。2、解包 tar zxvf mfs-1.5.12.tar.gz3、切換目錄 cd mfs-1.5.124、創(chuàng)建用戶 useradd mfs s /sbin/nologin 5

23、、配置 ./configure -prefix=/usr/local/mfs -with-default-user=mfs -with-default-group=mfs -enable-mfsmount6、編譯安裝 make ; make install檢查MFS客戶端安裝的結(jié)果。通過查看目錄/usr/local/mfs/bin目錄的文件，應(yīng)該發(fā)現(xiàn)如下文件：（二）掛接和使用MFS文件系統(tǒng)1、創(chuàng)建掛接點(diǎn) mkdir /mnt/mfs2、掛接MFS /usr/local/mfs/bin/mfsmount h 9 .注意，所有的MFS都是掛接同一個元數(shù)據(jù)服務(wù)器master,而

24、不是其他數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器chunkserver !3、通過查看磁盤使用情況來檢查是否被掛接成功。rootmysql-bk # df -hFilesystem Size Used Avail Use% Mounted on/dev/hda1 19G 2.7G 16G 15% /dev/hda7 51G 180M 48G 1% /backup/dev/hdc1 145G 6.4G 131G 5% /data/dev/hda5 19G 173M 18G 1% /home/dev/hda3 24G 217M 23G 1% /var/dev/hda2 29G 1.6G 26G 6% /usrtmpfs 1

25、.7G 0 1.7G 0% /dev/shmMFS 2.5T 256G 2.2T 11% /mnt/mfs4、 進(jìn)入目錄/mnt/mfs，上傳一個文件，看是否正常？接著在手動用touch 創(chuàng)建一個文件，然后再刪除它們，看是否可以正常操作。5、 設(shè)置文件副本數(shù)量，建議以3份為佳。設(shè)置副本數(shù)目mfsrsetgoal 3 /mnt/mfs查看設(shè)置是否如我所愿mfsgetgoal /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz: 36、設(shè)置刪除文件后空間回收時間。默認(rèn)的回收時間為7天（604800秒）修改回收時

26、間為10分鐘mfsrsettrashtime 600 /mnt/mfs6、 把掛接命令追加到文件/etc/rc.local，可實(shí)現(xiàn)開機(jī)自動啟動掛接MFS.二、 freebsd作為MFS客戶端Freebsd安裝和掛接MFS集群文件系統(tǒng),比centos操作起來要復(fù)雜一些.mfsmount需要依賴fuse,并且需要在內(nèi)核中加載fusefs模塊。（一）安裝fuse1、解包 tar zxvf fuse-2.7.4.tar.gz2、切換目錄 cd fuse-、配置 ./configure4、編譯安裝 make；make install如果系統(tǒng)已經(jīng)安裝了fuse,則跳過這個步驟。（二） 安裝內(nèi)

27、核模塊fusefs-kmod1、執(zhí)行系統(tǒng)命令sysinstall 2、光標(biāo)選定Configure,進(jìn)入下一步。 3、選擇“Packages”,進(jìn)入下一步。 4、選擇“FTP”作為安裝源，進(jìn)入下一步。 5、選擇“kld”后，回車執(zhí)行默認(rèn)動作“OK”，進(jìn)入下一步選軟件包。 6、選擇“fusefs-kmod-0.3.9.p1_2”,按OK返回到第“4”步出現(xiàn)的那個操作界面。這時我們用“Tab”鍵選中底部右邊的“Install”，完成安裝后，會出現(xiàn)一個安裝成功的提示，然后瞬間消失。 加載fusefs模塊 kldload /usr/local/modules/fuse.ko .如果加載不成功，請檢查是否

28、存在模塊文件fuse.ko. 檢查fusefs模塊是否被加載到內(nèi)核： 如果沒有類似上面館的輸出，就表明fusefs模塊沒有加載成功。（三）安裝包 pkg-config：1、cd /usr/ports/devel/pkg-config2、make install clean（四）安裝MFS客戶端1、解包 tar zxvf mfs-1.5.12.tar.gz2、切換目錄 cd mfs-1.5.123、創(chuàng)建用戶 pw useradd mfs s /sbin/nologin 4、配置 ./configure -prefix=/usr/local/mfs -with-default-user=mfs -

29、with-default-group=mfs -enable-mfsmount5、編譯安裝 make ; make install檢查MFS客戶端安裝的結(jié)果。通過查看目錄/usr/local/mfs/bin目錄的文件，應(yīng)該發(fā)現(xiàn)如下文件：（五）掛接和使用MFS文件系統(tǒng)1、創(chuàng)建掛接點(diǎn) mkdir /mnt/mfs2、掛接MFS /usr/local/mfs/bin/mfsmount h 9 .注意，所有的MFS都是掛接同一個元數(shù)據(jù)服務(wù)器master,而不是其他數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器chunkserver !3、通過查看磁盤使用情況來檢查是否被掛接成功。rootmysql-bk # d

30、f -hFilesystem Size Used Avail Capacity Mounted on/dev/ad4s1a 26G 570M 24G 2% /devfs 1.0K 1.0K 0B 100% /dev/dev/ad4s1g 356G 157G 170G 48% /data/dev/ad4s1f 17G 215M 15G 1% /home/dev/ad4s1d 28G 1.1G 25G 4% /usr/dev/ad4s1e 24G 362M 21G 2% /var/dev/fuse0 2.5T 256G 2.2T 11% /mnt/mfs4、 進(jìn)入目錄/mnt/mfs，我們可以看見

31、前面步驟用centos 上傳到分布式文件系統(tǒng)MFS里的文件。5、 設(shè)置文件副本數(shù)量，建議以3份為佳。設(shè)置副本數(shù)目mfsrsetgoal 3 /mnt/mfs查看設(shè)置是否如我所愿mfsgetgoal /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz: 36、設(shè)置刪除文件后空間回收時間。默認(rèn)的回收時間為7天（604800秒）修改回收時間為10分鐘mfsrsettrashtime 600 /mnt/mfs（六）自動掛接MFS創(chuàng)建文件/etc/rc.local,加入如下內(nèi)容：.#!/bin/sh/sbin/kldload /usr/local/modules/fuse.ko/usr/local/mfs/bin/mfsmount -h 9就能實(shí)現(xiàn)開機(jī)或重啟系統(tǒng)自動掛接MFS文件系統(tǒng)。破壞性測試一、測試數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器我用5個服務(wù)器組成了MFS的存儲平臺，其中一個是master,其余四個服務(wù)器是chunkserver.先停止一個chunkserver服務(wù)，然后在某個MFS客戶端往掛接點(diǎn)的目