Jhr分布式文件系统MooseFS.docx

1、Jhr分布式文件系统MooseFS分布式文件系统MFS(moosefs)实现存储共享作者:田逸()由于用户数量的不断攀升,我对访问量大的应用实现了可扩展、高可靠的集群部署（即lvs+keepalived的方式），但仍然有用户反馈访问慢的问题。通过排查个服务器的情况，发现问题的根源在于共享存储服务器NFS。在我这个网络环境里，N个服务器通过nfs方式共享一个服务器的存储空间，使得NFS服务器不堪重负。察看系统日志，全是nfs服务超时之类的报错。一般情况下，当nfs客户端数目较小的时候，NFS性能不会出现问题；一旦NFS服务器数目过多，并且是那种读写都比较频繁的操作，所得到的结果就不是我们所期待的

2、。下面是某个集群使用nfs共享的示意图： 这种架构除了性能问题而外，还存在单点故障，一旦这个NFS服务器发生故障，所有靠共享提供数据的应用就不再可用，尽管用rsync方式同步数据到另外一个服务器上做nfs服务的备份，但这对提高整个系统的性能毫无帮助。基于这样一种需求，我们需要对nfs服务器进行优化或采取别的解决方案，然而优化并不能对应对日益增多的客户端的性能要求，因此唯一的选择只能是采取别的解决方案了；通过调研，分布式文件系统是一个比较合适的选择。采用分布式文件系统后，服务器之间的数据访问不再是一对多的关系（1个NFS服务器，多个NFS客户端），而是多对多的关系，这样一来，性能大幅提升毫无问题

3、。到目前为止，有数十种以上的分布式文件系统解决方案可供选择，如lustre,hadoop,Pnfs等等。我尝试了PVFS,hadoop,moosefs这三种应用，参看了lustre、KFS等诸多技术实施方法，最后我选择了moosefs（以下简称MFS）这种分布式文件系统来作为我的共享存储服务器。为什么要选它呢？我来说说我的一些看法：1、 实施起来简单。MFS的安装、部署、配置相对于其他几种工具来说，要简单和容易得多。看看lustre 700多页的pdf文档，让人头昏吧。2、 不停服务扩容。MFS框架做好后，随时增加服务器扩充容量；扩充和减少容量皆不会影响现有的服务。注：hadoop也实现了这个

4、功能。3、 恢复服务容易。除了MFS本身具备高可用特性外，手动恢复服务也是非常快捷的，原因参照第1条。4、 我在实验过程中得到作者的帮助，这让我很是感激。MFS特性（根据官方网站翻译） 高可靠性（数据能被分成几个副本存储在不同的计算机里） 通过增加计算机或增加新的硬盘动态扩充可用磁盘空间 可以设置删除文件的空间回收时间rootmysql-bk serydir# mfsgettrashtime bind-9.4.0.tar.gz bind-9.4.0.tar.gz: 600 文件被删除10分钟后（600秒），才真正删除文件，回收磁盘空间。 为文件创建快照MFS文件系统的组成1、 元数据服务器。在

5、整个体系中负责管理管理文件系统，目前MFS只支持一个元数据服务器master，这是一个单点故障，需要一个性能稳定的服务器来充当。希望今后MFS能支持多个master服务器，进一步提高系统的可靠性。2、 数据存储服务器chunkserver。真正存储用户数据的服务器。存储文件时，首先把文件分成块，然后这些块在数据服务器chunkserver之间复制（复制份数可以手工指定，建议设置副本数为3）。数据服务器可以是多个，并且数量越多，可使用的“磁盘空间”越大，可靠性也越高。3、 客户端。使用MFS文件系统来存储和访问的主机称为MFS的客户端，成功挂接MFS文件系统以后，就可以像以前使用NFS一样共享这

6、个虚拟性的存储了。元数据服务器安装和配置元数据服务器可以是linux,也可以是unix,你可以根据自己的使用习惯选择操作系统,在我的环境里,我是用freebsd做为MFS元数据的运行平台。GNU源码，在各种类unix平台的安装都基本一致。（一） 安装元数据服务1、下载GNU源码 wget 2、解包 tar zxvf mfs-1.5.12.tar.gz3、切换目录 cd mfs-1.5.124、创建用户 useradd mfs s /sbin/nologin 5、配置 ./configure -prefix=/usr/local/mfs -with-default-user=mfs -with-

7、default-group=mfs6、编译安装 make ; make install（二） 配置元数据服务元数据服务器的配置文件是mfsmaster.cfg,我在安装MFS时指定了前缀，因此这个文件的位置在/usr/local/mfs/etc/mfsmaster.cfg.我们打开这个配置文件，看看都有哪些内容： # WORKING_USER = mfs # WORKING_GROUP = mfs # LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfsmaster.pid # DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs # SYSLOG_IDENT = mfsm

8、aster # BACK_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尽管每行都被注释掉了，但它们却是配置文件的默认值，要改

9、变这些值，需要取消注释，然后明确指定其取值。接下来说明一下其中一些项目的含义。 LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfsmaster.pid 文件锁所在的位置，它的功能是避免启动多次启动同一个守护进程。由于系统中本来不存在目录 /var/run/mfs，因此需要手动创建 mkdir /var/run/mfs，然后更改其属主 chown R mfs:mfs /var/run/mfs 这样MFS 服务就能对这个目录有创建/写入 mfsmaster.pid 文件的权限了。 DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs 数据存放路径，只元数据的存放路径。那么这些

10、数据都包括哪些呢？进目录看看，大致分3种类型的文件：这些文件也同样要存储在其他数据存储服务器的相关目录。 MATOCS_LISTEN_PORT = 9420 MATOCS-master to chunkserver，即元数据服务器使用9420这个监听端口来接受数据存储服务器chunkserver端的连接。 MATOCU_LISTEN_PORT = 9421 元数据服务器在9421端口监听，用以接受客户端对MFS进行远程挂接（客户端以mfsmount挂接MFS） 其他部分看字面意思都不难理解。还有几个与时间有关的数值，其单位是秒。这个配置文件，不必做修改就能工作了。（三） 元数据服务器maste

11、r启动元数据服务器可以单独启动，即使没有任何数据存储服务器（chunkserver）也是能正常工作的，因此当我们安装配置完MFS后，即可启动它。执行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start ，如果没有意外，元数据库服务器就应该作为一个守护进程运行起来。现在我们可以通过3个方面来检查一下MFS master的运行状况：1、 检查进程 2、 检查网络状态3、 检查系统日志MFS的日志会直接写入系统日志。当我们增加数据存储服务器（chunkserver）或数据存储服务器（chunkserver）处故障时，都能在系统日志找到这些记录。注意，这个日志跟元数据变化日志不

12、是一回事情。（四）、关闭元数据服务器关闭元数据服务器，务必使用 /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster s 这种方式，如果直接使用kill杀死进程，将导致下次启动时出现找不到相关文件，而不能正常启动服务器。这个一定要谨慎。当然，如果发生了这个事情，还是可以通过 mfsmetastore 来恢复的。数据存储chunkserver服务器的安装配置数据存储服务器chunkserver也是可以运行在各种类unix平台的，因此不再多说。一个MFS环境到底能集群多少服务器，作者的说法是上PB容量，个人建议，最好3台以上；并且专门用来做存储，不要把它跟master搞到一个机器（理论上没问

13、题，实现也是可以的，但这不是一个好策略）。因为每个数据存储服务器的安装和配置都是相同的，所以只需按照一个服务器的操作就可以了。（一）、安装数据存储服务器 chunkserver1、下载GNU源码 wget 2、解包 tar zxvf mfs-1.5.12.tar.gz3、切换目录 cd mfs-1.5.124、创建用户 useradd mfs s /sbin/nologin 5、配置 ./configure -prefix=/usr/local/mfs -with-default-user=mfs -with-default-group=mfs6、编译安装 make ; make instal

14、l（二）配置数据存储服务器chunkserver数据存储服务器有2个配置服务器需要修改，一个是主配置文件 mfschunkserver.cfg ,另一个配置文件是 mfshdd.cfg。每个服务器用来分配给 MFS使用的空间最好是一个单独的硬盘或者一个raid卷，最低要求是一个分区。作者举的例子是创建一个大文件，然后挂接在本地，这不好，只能用来做实验了。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

15、/mfs/var/mfs# LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfschunkserver.pid# SYSLOG_IDENT = mfschunkserver# BACK_LOGS = 50# MASTER_RECONNECTION_DELAY = 30MASTER_HOST = 192.168.0.19MASTER_PORT = 9420# MASTER_TIMEOUT = 60# CSSERV_LISTEN_HOST = *# CSSERV_LISTEN_PORT = 9422# CSSERV_TIMEOUT = 60# CSTOCS_TIMEOUT = 60# HDD_

16、CONF_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg这个配置文件里，没有注释符号“#”就是被修改过的项了，接下来是里面某些项的含义说明： MASTER_HOST = 192.168.0.19 元数据服务器的名称或地址，可以是主机名，也可以是ip地址，只要数据存储服务器能访问到元数据服务器就行。 LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfschunkserver.pid 与元数据服务器master的处理完全相同. CSSERV_LISTEN_PORT = 9422 CSSERVchunkserver,这个监听端口用于与其它数据存储服务器间的连接，

17、通常是数据复制。 HDD_CONF_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg 分配给MFS使用的磁盘空间配置文件的位置。2、修改配置文件/usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg。在我的服务器上，只有一个1T的SATA硬盘，分了一个800G容量的分区来做为MFS存储服务的组成部分。为了使mfs拥有写目录的权限，需要修改目录的属主。我的服务器的分区挂接点是 /data , 用 chown R mfs:mfs /data 把属主改变。因为我的每个服务器只需贡献一个分区做为MFS,因此配置文件只需要如下一行内容就可以了：/data这个文件默认情

18、况下有好几行，我们最好把它删掉，因为按常规情况用注释符号“#”好像不起作用。（三）启动数据存储服务器chunkserver在数据存储服务器chunkserver执行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver start 启动数据存储守护进程.通过以下几种方式来检查chunkserver的运行状态.1、 查看进程 ps aux | grep mfschunkserver 2、 查看网络状态，正常情况下应该看见9422处于监听状态，如果有其他数据存储服务器chunkserver在同一个元数据服务器master管理下运行的话，应该能看见其他chunkserver跟本机

19、的连接情况:3、 查看元数据服务器的系统日志，可以看见新增的数据存储服务器chunkserver被加入。tail -f /var/log/messagesMar 27 14:28:00 mfs-ctrl mfsmaster29647: server 3 (192.168.0.71): usedspace: 65827913728 (61 GB), totalspace: 879283101696 (818 GB), usage: 7.49% （四） 关闭数据存储服务器跟元数据服务器master相似，执行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver s , chun

20、kserver服务就停下来了。为了使系统重启过程能自动启动chunkserver服务，可以通过在/etc/rc.local文件追加行 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver start 来达到这个目的（master的自动重启处理也可同样处理）。MFS客户端的安装及配置我的生产环境，只有centos和freebsd两种环境，因此下面的描述，只有centos及freebsd挂接MFS文件系统的情形，其他类型的unix系统，待日后尝试。对比前面的操作过程，客户端挂接后使用MFS集群文件系统才是最费时的事情。一、 centos作为MFS的客户端。（一） 安装MFS客户端M

21、fsmount需要依赖FUSE,因此需要先安装好fuse，这里我选用fuse-2.7.4.tar.gz。1、解包 tar zxvf fuse-2.7.4.tar.gz2、切换目录 cd fuse-2.7.4.3、配置 ./configure4、编译安装 make；make install如果系统已经安装了fuse,则跳过这个步骤。安装MFS客户端程序1、修改环境变量文件/etc/profile ,追加下面的行，然后再执行命令source /etc/profile使修改生效。export KG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PA

22、TH如果不执行这个操作，在后面安装MFS的过程中，执行命令./configure -enable-mfsmount时可能出现checking for FUSE. no configure: error: mfsmount build was forced, but fuse development package is not installed这样的错误，而不能正确安装MFS客户端程序。2、解包 tar zxvf mfs-1.5.12.tar.gz3、切换目录 cd mfs-1.5.124、创建用户 useradd mfs s /sbin/nologin 5、配置 ./configure -

23、prefix=/usr/local/mfs -with-default-user=mfs -with-default-group=mfs -enable-mfsmount6、编译安装 make ; make install检查MFS客户端安装的结果。通过查看目录/usr/local/mfs/bin目录的文件，应该发现如下文件：（二）挂接和使用MFS文件系统1、创建挂接点 mkdir /mnt/mfs2、挂接MFS /usr/local/mfs/bin/mfsmount h 192.168.0.19 .注意，所有的MFS都是挂接同一个元数据服务器master,而不是其他数据存储服务器chunks

24、erver !3、通过查看磁盘使用情况来检查是否被挂接成功。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 1.7G 0 1.7G 0% /de

25、v/shmMFS 2.5T 256G 2.2T 11% /mnt/mfs4、 进入目录/mnt/mfs，上传一个文件，看是否正常？接着在手动用touch 创建一个文件，然后再删除它们，看是否可以正常操作。5、 设置文件副本数量，建议以3份为佳。设置副本数目mfsrsetgoal 3 /mnt/mfs查看设置是否如我所愿mfsgetgoal /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz: 36、设置删除文件后空间回收时间。默认的回收时间为7天（604800秒）修改回收时间为10分钟mfsrsettras

26、htime 600 /mnt/mfs6、 把挂接命令追加到文件/etc/rc.local，可实现开机自动启动挂接MFS.二、 freebsd作为MFS客户端Freebsd安装和挂接MFS集群文件系统,比centos操作起来要复杂一些.mfsmount需要依赖fuse,并且需要在内核中加载fusefs模块。（一）安装fuse1、解包 tar zxvf fuse-2.7.4.tar.gz2、切换目录 cd fuse-2.7.4.3、配置 ./configure4、编译安装 make；make install如果系统已经安装了fuse,则跳过这个步骤。（二） 安装内核模块fusefs-kmod1、执

27、行系统命令sysinstall 2、光标选定Configure,进入下一步。 3、选择“Packages”,进入下一步。 4、选择“FTP”作为安装源，进入下一步。 5、选择“kld”后，回车执行默认动作“OK”，进入下一步选软件包。 6、选择“fusefs-kmod-0.3.9.p1_2”,按OK返回到第“4”步出现的那个操作界面。这时我们用“Tab”键选中底部右边的“Install”，完成安装后，会出现一个安装成功的提示，然后瞬间消失。 加载fusefs模块 kldload /usr/local/modules/fuse.ko .如果加载不成功，请检查是否存在模块文件fuse.ko. 检查

28、fusefs模块是否被加载到内核： 如果没有类似上面馆的输出，就表明fusefs模块没有加载成功。（三）安装包 pkg-config：1、cd /usr/ports/devel/pkg-config2、make install clean（四）安装MFS客户端1、解包 tar zxvf mfs-1.5.12.tar.gz2、切换目录 cd mfs-1.5.123、创建用户 pw useradd mfs s /sbin/nologin 4、配置 ./configure -prefix=/usr/local/mfs -with-default-user=mfs -with-default-grou

29、p=mfs -enable-mfsmount5、编译安装 make ; make install检查MFS客户端安装的结果。通过查看目录/usr/local/mfs/bin目录的文件，应该发现如下文件：（五）挂接和使用MFS文件系统1、创建挂接点 mkdir /mnt/mfs2、挂接MFS /usr/local/mfs/bin/mfsmount h 192.168.0.19 .注意，所有的MFS都是挂接同一个元数据服务器master,而不是其他数据存储服务器chunkserver !3、通过查看磁盘使用情况来检查是否被挂接成功。rootmysql-bk # df -hFilesystem Si

30、ze 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、 进入目录/mnt/mfs，我们可以看见前面步骤用centos 上传到分布

31、式文件系统MFS里的文件。5、 设置文件副本数量，建议以3份为佳。设置副本数目mfsrsetgoal 3 /mnt/mfs查看设置是否如我所愿mfsgetgoal /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz: 36、设置删除文件后空间回收时间。默认的回收时间为7天（604800秒）修改回收时间为10分钟mfsrsettrashtime 600 /mnt/mfs（六）自动挂接MFS创建文件/etc/rc.local,加入如下内容：.#!/bin/sh/sbin/kldload /usr/local/modules/fuse.ko/usr/local/mfs/bin/mfsmount -h 192.168.0.19就能实现开机或重启系统自动挂接MFS文件系统。破坏性测试一、测试数据存储服务器我用5个服务器组成了MFS的存储平台，其中一个是master,其余四个