Jhr分布式文件系统MooseFS.docx
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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。
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。
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lustre700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
[root@mysql-bkserydir]#mfsgettrashtimebind-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tarzxvfmfs-1.5.12.tar.gz
3、切换目录cdmfs-1.5.12
4、创建用户useraddmfs–s/sbin/nologin
5、配置./configure--prefix=/usr/local/mfs--with-default-user=mfs--with-default-group=mfs
6、编译安装make;makeinstall
（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=mfsmaster
#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–Rmfs:
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=9420MATOCS--mastertochunkserver，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master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/mfsmasterstart，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MFSmaster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chunkserver
1、下载GNU源码wget
2、解包tarzxvfmfs-1.5.12.tar.gz
3、切换目录cdmfs-1.5.12
4、创建用户useraddmfs–s/sbin/nologin
5、配置./configure--prefix=/usr/local/mfs--with-default-user=mfs--with-default-group=mfs
6、编译安装make;makeinstall
（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/mfs/var/mfs
#LOCK_FILE=/var/run/mfs/mfschunkserver.pid
#SYSLOG_IDENT=mfschunkserver
#BACK_LOGS=50
#MASTER_RECONNECTION_DELAY=30
MASTER_HOST=192.168.0.19
MASTER_PORT=9420
#MASTER_TIMEOUT=60
#CSSERV_LISTEN_HOST=*
#CSSERV_LISTEN_PORT=9422
#CSSERV_TIMEOUT=60
#CSTOCS_TIMEOUT=60
#HDD_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=9422CSSERV—chunkserver,这个监听端口用于与其它数据存储服务器间的连接，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–Rmfs:
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/mfschunkserverstart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psaux|grepmfschunkserver
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/messages
Mar2714:
28:
00mfs-ctrlmfsmaster[29647]:
server3（192.168.0.71）:
usedspace:
65827913728（61GB）,totalspace:
879283101696（818GB）,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,chunkserver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/mfschunkserverstart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
◆Mfsmount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tarzxvffuse-2.7.4.tar.gz
2、切换目录cdfuse-2.7.4.
3、配置./configure
4、编译安装make；makeinstall
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。
exportKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig:
$PKG_CONFIG_PATH
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"checkingforFUSE...no configure:
error:
mfsmountbuildwasforced,butfusedevelopmentpackageisnotinstalled"这样的错误，而不能正确安装MFS客户端程序。
2、解包tarzxvfmfs-1.5.12.tar.gz
3、切换目录cdmfs-1.5.12
4、创建用户useraddmfs–s/sbin/nologin
5、配置./configure--prefix=/usr/local/mfs--with-default-user=mfs--with-default-group=mfs--enable-mfsmount
6、编译安装make;makeinstall
◆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/mfs
2、挂接MFS/usr/local/mfs/bin/mfsmount–h192.168.0.19.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。
[root@mysql-bk~]#df-h
FilesystemSizeUsedAvailUse%Mountedon
/dev/hda119G2.7G16G15%/
/dev/hda751G180M48G1%/backup
/dev/hdc1145G6.4G131G5%/data
/dev/hda519G173M18G1%/home
/dev/hda324G217M23G1%/var
/dev/hda229G1.6G26G6%/usr
tmpfs1.7G01.7G0%/dev/shm
MFS2.5T256G2.2T11%/mnt/mfs
4、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
mfsrsetgoal3/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:
3
6、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
mfsrsettrashtime600/mnt/mfs
6、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fuse
1、解包tarzxvffuse-2.7.4.tar.gz
2、切换目录cdfuse-2.7.4.
3、配置./configure
4、编译安装make；makeinstall
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-kmod
1、执行系统命令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-config
2、makeinstallclean
（四）安装MFS客户端
1、解包tarzxvfmfs-1.5.12.tar.gz
2、切换目录cdmfs-1.5.12
3、创建用户pwuseraddmfs–s/sbin/nologin
4、配置./configure--prefix=/usr/local/mfs--with-default-user=mfs--with-default-group=mfs--enable-mfsmount
5、编译安装make;makeinstall
◆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/mfs
2、挂接MFS/usr/local/mfs/bin/mfsmount–h192.168.0.19.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。
[root@mysql-bk~]#df-h
FilesystemSizeUsedAvailCapacityMountedon
/dev/ad4s1a26G570M24G2%/
devfs1.0K1.0K0B100%/dev
/dev/ad4s1g356G157G170G48%/data
/dev/ad4s1f17G215M15G1%/home
/dev/ad4s1d28G1.1G25G4%/usr
/dev/ad4s1e24G362M21G2%/var
/dev/fuse02.5T256G2.2T11%/mnt/mfs
4、进入目录/mnt/mfs，我们可以看见前面步骤用centos上传到分布式文件系统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
mfsrsetgoal3/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:
3
6、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
mfsrsettrashtime600/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-h192.168.0.19
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
升级会员 