FastDFS

简介

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。 FastDFS 为互联网量身定制,充分考虑了冗余备份、负载均衡、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。

概念

FastDFS 服务端有三个角色:跟踪服务器(tracker server)、存储服务器(storage server)和客户端(client)。

tracker server:跟踪服务器,主要做调度工作,起负载均衡的作用。在内存中记录集群中所有存储组和存储服务器的状态信息,是客户端和数据服务器交互的枢纽。相比 GFS 中的 master 更为精简,不记录文件索引信息,占用的内存量很少。

Tracker 是 FastDFS 的协调者,负责管理所有的 storage server 和 group,每个 storage 在启动后会连接 Tracker,告知自己所属的 group 等信息,并保持周期性的心跳,tracker 根据 storage 的心跳信息,建立 group==>[storage server list]的映射表。

Tracker 需要管理的元信息很少,会全部存储在内存中;另外 tracker 上的元信息都是由 storage 汇报的信息生成的,本身不需要持久化任何数据,这样使得 tracker 非常容易扩展,直接增加 tracker 机器即可扩展为 tracker cluster 来服务,cluster 里每个 tracker 之间是完全对等的,所有的 tracker 都接受 stroage 的心跳信息,生成元数据信息来提供读写服务。

storage server:存储服务器(又称:存储节点或数据服务器),文件和文件属性(meta data)都保存到存储服务器上。Storage server 直接利用 OS 的文件系统调用管理文件。

Storage server(后简称 storage)以组(卷,group 或 volume)为单位组织,一个 group 内包含多台 storage 机器,数据互为备份,存储空间以 group 内容量最小的 storage 为准,所以建议 group 内的多个 storage 尽量配置相同,以免造成存储空间的浪费。

以 group 为单位组织存储能方便的进行应用隔离、负载均衡、副本数定制(group 内 storage server 数量即为该 group 的副本数),比如将不同应用数据存到不同的 group 就能隔离应用数据,同时还可根据应用的访问特性来将应用分配到不同的 group 来做负载均衡;缺点是 group 的容量受单机存储容量的限制,同时当 group 内有机器坏掉时,数据恢复只能依赖 group 内地其他机器,使得恢复时间会很长。

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,分别挂载在/data/disk1-/data/disk10,则可将这 10 个目录都配置为 storage 的数据存储目录。

storage 接受到写文件请求时,会根据配置好的规则(后面会介绍),选择其中一个存储目录来存储文件。为了避免单个目录下的文件数太多,在 storage 第一次启动时,会在每个数据存储目录里创建 2 级子目录,每级 256 个,总共 65536 个文件,新写的文件会以 hash 的方式被路由到其中某个子目录下,然后将文件数据直接作为一个本地文件存储到该目录中。

client:客户端,作为业务请求的发起方,通过专有接口,使用 TCP/IP 协议与跟踪器服务器或存储节点进行数据交互。FastDFS 向使用者提供基本文件访问接口,比如 upload、download、append、delete 等,以客户端库的方式提供给用户使用。

另外两个概念:

group :组, 也可称为卷。 同组内服务器上的文件是完全相同的 ,同一组内的 storage server 之间是对等的, 文件上传、 删除等操作可以在任意一台 storage server 上进行 。

meta data :文件相关属性,键值对( Key Value Pair) 方式,如:width=1024,heigth=768 。

Tracker 相当于 FastDFS 的大脑,不论是上传还是下载都是通过 tracker 来分配资源;客户端一般可以使用 ngnix 等静态服务器来调用或者做一部分的缓存;存储服务器内部分为卷(或者叫做组),卷于卷之间是平行的关系,可以根据资源的使用情况随时增加,卷内服务器文件相互同步备份,以达到容灾的目的。

参考资料

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