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分布式文件系統(tǒng)MFS(moosefs)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)共享(一)

2009-04-09 12:55:07

標(biāo)簽： MFS 存儲(chǔ)共享 實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)共享 文件系統(tǒng)MFS 分布式

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分布式文件系統(tǒng)MFS(moosefs)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)共享

作者:田逸( sery@163.com ) from: [url]http://net.it168.com/a2009/0403/270/000000270867.shtml[/url]

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由于用戶數(shù)量的不斷攀升 , 我對(duì)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(gè)服務(wù)器的情況，發(fā)現(xiàn)問題的根源在于共享存儲(chǔ)服務(wù)器 NFS 。在我這個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里， N 個(gè)服務(wù)器通過 nfs 方式共享一個(gè)服務(wù)器的存儲(chǔ)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(shí)之類的報(bào)錯(cuò)。一般情況下，當(dāng) nfs 客戶端數(shù)目較小的時(shí)候， NFS 性能不會(huì)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(gè)集群使用 nfs 共享的示意圖：

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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(gè) 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(gè)服務(wù)器上做 nfs 服務(wù)的備份，但這對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的性能毫無幫助。基于這樣一種需求，我們需要對(duì) 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(duì)應(yīng)對(duì)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(gè)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(duì)多的關(guān)系（ 1 個(gè) NFS 服務(wù)器，多個(gè) NFS 客戶端），而是多對(duì)多的關(guān)系，這樣一來，性能大幅提升毫無問題。

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到目前為止，有數(shù)十種以上的分布式文件系統(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(chǔ)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(duì)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(shí)增加服務(wù)器擴(kuò)充容量；擴(kuò)充和減少容量皆不會(huì)影響現(xiàn)有的服務(wù)。注： hadoop 也實(shí)現(xiàn)了這個(gè)功能。 ?

3、 ? 恢復(fù)服務(wù)容易。除了 MFS 本身具備高可用特性外，手動(dòng)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。 ?

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MFS 文件系統(tǒng)的組成 ?

1、 ? 元數(shù)據(jù)服務(wù)器。在整個(gè)體系中負(fù)責(zé)管理管理文件系統(tǒng)，目前 MFS 只支持一個(gè)元數(shù)據(jù)服務(wù)器 master ，這是一個(gè)單點(diǎn)故障，需要一個(gè)性能穩(wěn)定的服務(wù)器來充當(dāng)。希望今后 MFS 能支持多個(gè) 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(chǔ)服務(wù)器 chunkserver 。真正存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的服務(wù)器。存儲(chǔ)文件時(shí)，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(gè)，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(chǔ)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(gè)虛擬性的存儲(chǔ)了。

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元數(shù)據(jù)服務(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(tái)。 GNU 源碼，在各種類 unix 平臺(tái)的安裝都基本一致。

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（一） ?? 安裝元數(shù)據(jù)服務(wù)

1 、下載 GNU 源碼 wget [url]http://www.moosefs.com/files/mfs-1.5.12.tar.gz[/url]

2 、解包 tar zxvf mfs- 1.5.12.tar.gz

3 、切換目錄 cd mfs-1.5.12

4 、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=mfs

6 、編譯安裝 make ; make install

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（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(shí)指定了前綴，因此這個(gè)文件的位置在 /usr/local/mfs/etc/mfsmaster.cfg. 我們打開這個(gè)配置文件，看看都有哪些內(nèi)容：

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(dòng)多次啟動(dòng)同一個(gè)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(dòng)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(duì)這個(gè)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)目錄看看，大致分 3 種類型的文件：

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這些文件也同樣要存儲(chǔ)在其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)監(jiān)聽端口來接受數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(duì) 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(gè)與時(shí)間有關(guān)的數(shù)值，其單位是秒。

這個(gè)配置文件，不必做修改就能工作了。

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（一） ?? 元數(shù)據(jù)服務(wù)器 master 啟動(dòng)

元數(shù)據(jù)服務(wù)器可以單獨(dú)啟動(dòng)，即使沒有任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(dòng)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(gè)守護(hù)進(jìn)程運(yùn)行起來。現(xiàn)在我們可以通過 3 個(gè)方面來檢查一下 MFS master 的運(yùn)行狀況：

（四）、關(guān)閉元數(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(dòng)時(shí)出現(xiàn)找不到相關(guān)文件，而不能正常啟動(dòng)服務(wù)器。這個(gè)一定要謹(jǐn)慎。當(dāng)然，如果發(fā)生了這個(gè)事情，還是可以通過 mfsmetastore 來恢復(fù)的。

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數(shù)據(jù)存儲(chǔ) chunkserver 服務(wù)器的安裝配置

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器 chunkserver 也是可以運(yùn)行在各種類 unix 平臺(tái)的，因此不再多說。一個(gè) 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(gè)人建議，最好 3 臺(tái)以上；并且專門用來做存儲(chǔ)，不要把它跟 master 搞到一個(gè)機(jī)器（理論上沒問題，實(shí)現(xiàn)也是可以的，但這不是一個(gè)好策略）。因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器的安裝和配置都是相同的，所以只需按照一個(gè)服務(wù)器的操作就可以了。

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（一）、安裝數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器 chunkserver

1 、下載 GNU 源碼 wget [url]http://www.moosefs.com/files/mfs-1.5.12.tar.gz[/url]

2 、解包 tar zxvf mfs-1.5.12.tar.gz

3 、切換目錄 cd mfs-1.5.12

4 、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=mfs

6 、編譯安裝 make ; make install

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（二）配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器 chunkserver

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器有 2 個(gè)配置服務(wù)器需要修改，一個(gè)是主配置文件 mfschunkserver.cfg , 另一個(gè)配置文件是 mfshdd.cfg 。每個(gè)服務(wù)器用來分配給 MFS 使用的空間最好是一個(gè)單獨(dú)的硬盤或者一個(gè) raid 卷，最低要求是一個(gè)分區(qū)。作者舉的例子是創(chuàng)建一個(gè)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：

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這個(gè)配置文件里，沒有注釋符號(hào)“ # ”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 = 192.168.0.19 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(chǔ)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 CSSERV—chunkserver, 這個(gè)監(jiān)聽端口用于與其它數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器間的連接，通常是數(shù)據(jù)復(fù)制。

◆ ???? HDD_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(gè) 1T 的 SATA 硬盤，分了一個(gè) 800G 容量的分區(qū)來做為 MFS 存儲(chǔ)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€(gè)服務(wù)器只需貢獻(xiàn)一個(gè)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：

（四） ?? 關(guān)閉數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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)就停下來了。為了使系統(tǒng)重啟過程能自動(dòng)啟動(dòng) 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(gè)目的（ master 的自動(dòng)重啟處理也可同樣處理）。

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