分布式存储集群MogileFS的详细部署-阿里云开发者社区

一、常见的分布式存储系统

目前我们使用的分布式存储方面的应用均是有google的几篇论文演化出来的，下面就是这几篇论文所出现的架构：

Google File System（大规模分散文件系统）：用于分布式存储

MapReduce （大规模分散FrameWork）：用于分布式计算

BigTable（大规模分散数据库）：用于列式数据库

Chubby（分散锁服务）

1、GFS（Google File System）

Google公司为了满足本公司需求而开发的基于Linux的专有分布式文件系统。。尽管Google公布了该系统的一些技术细节，但Google并没有将该系统的软件部分作为开源软件发布。下面分布式文件系统都是类 GFS的产品。

2、HDFS

Hadoop 实现了一个分布式文件系统（Hadoop Distributed File System），简称HDFS。 Hadoop是Apache Lucene创始人Doug Cutting开发的使用广泛的文本搜索库。它起源于Apache Nutch，后者是一个开源的网络搜索引擎，本身也是Luene项目的一部分。Aapche Hadoop架构是MapReduce算法的一种开源应用，是Google开创其帝国的重要基石。

3、Ceph

是加州大学圣克鲁兹分校的Sage weil攻读博士时开发的分布式文件系统。并使用Ceph完成了他的论文。说 ceph 性能最高，C++编写的代码，支持Fuse，并且没有单点故障依赖，于是下载安装，由于 ceph 使用 btrfs 文件系统，而btrfs 文件系统需要 Linux 2.6.34 以上的内核才支持。可是ceph太不成熟了，它基于的btrfs本身就不成熟，它的官方网站上也明确指出不要把ceph用在生产环境中。

4、Lustre

Lustre是一个大规模的、安全可靠的，具备高可用性的集群文件系统，它是由甲骨文公司开发和维护的。该项目主要的目的就是开发下一代的集群文件系统，可以支持超过10000个节点，数以PB的数据量存储系统。目前Lustre已经运用在一些领域，例如HP SFS产品等。

5、MogileFS

由memcahed的开发公司danga一款perl开发的产品，目前国内使用mogielFS的有图片托管网站yupoo等。 MogileFS是一套高效的文件自动备份组件，由Six Apart开发，广泛应用在包括LiveJournal等web2.0站点上。

MogileFS由3个部分组成：

　　第1个部分是server端，包括mogilefsd和mogstored两个程序。前者即是 mogilefsd的tracker，它将一些全局信息保存在数据库里，例如站点domain,class,host等。后者即是存储节点(store node)，它其实是个HTTP Daemon，默认侦听在7500端口，接受客户端的文件备份请求。在安装完后，要运行mogadm工具将所有的store node注册到mogilefsd的数据库里，mogilefsd会对这些节点进行管理和监控。

　　第2个部分是utils（工具集），主要是MogileFS的一些管理工具，例如mogadm等。

　　第3个部分是客户端API，目前只有Perl API(MogileFS.pm)、PHP，用这个模块可以编写客户端程序，实现文件的备份管理功能。

6、MooseFS

支持FUSE，相对比较轻量级，对master服务器有单点依赖，用perl编写，性能相对较差，国内用的人比较多。

7、FastDFS

是一款类似Google FS的开源分布式文件系统，是纯C语言开发的。 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。

8、TFS

TFS（Taobao !FileSystem）是一个高可扩展、高可用、高性能、面向互联网服务的分布式文件系统，主要针对海量的非结构化数据，它构筑在普通的Linux机器集群上，可为外部提供高可靠和高并发的存储访问。TFS为淘宝提供海量小文件存储，通常文件大小不超过1M，满足了淘宝对小文件存储的需求，被广泛地应用在淘宝各项应用中。它采用了HA架构和平滑扩容，保证了整个文件系统的可用性和扩展性。同时扁平化的数据组织结构，可将文件名映射到文件的物理地址，简化了文件的访问流程，一定程度上为TFS提供了良好的读写性能。

9、GridFS文件系统

MongoDB是一种知名的NoSql数据库，GridFS是MongoDB的一个内置功能，它提供一组文件操作的API以利用MongoDB存储文件，GridFS的基本原理是将文件保存在两个Collection中，一个保存文件索引，一个保存文件内容，文件内容按一定大小分成若干块，每一块存在一个Document中，这种方法不仅提供了文件存储，还提供了对文件相关的一些附加属性（比如MD5值，文件名等等）的存储。文件在GridFS中会按4MB为单位进行分块存储。

二、MogileFS

1、MogileFS的特性

应用层提供服务，不需要使用核心组件

无单点（tracker（跟踪点）mogstore（存储节点）database（MySQL））

自动文件复制：复制的最小单位不是文件，而是class

传输中立：无特殊协议，可以通过NFS或HTTP实现通信

简单的命名空间：没有目录，直接存在存储空间上，通过域来实现

不共享任何数据：

2、Mogilefs基本原理

MogileFS是一个开源的分布式文件系统，用于组建分布式文件集群，由LiveJournal旗下DangaInteractive公司开发，Danga团队开发了包括 Memcached、MogileFS、Perlbal等不错的开源项目：(注：Perlbal是一个强大的Perl写的反向代理服务器)。其主要特性包括：应用层的组件、无单点故障、自动文件复制、具有比RAID更好的可靠性、无需RAID支持等……核心角色如下：

Tracker节点：借助数据库保存各节点文件的元数据信息，保存每个域中所有键的存储位置分布,方便检索定位数据位置的同时监控各节点，告诉客户端存储区位置并指挥storage节点复制数据副本，进程名为mogilefsd(7001)。

Database节点：数据库用来存放MogileFS的元数据 (命名空间, 和文件在哪里). 这应该设置一个高可用性(HA)的环境以防止单点失败。

Storage节点：实际文件存放的地方. 存储节点是一个HTTP服务器，用来做删除，存放等事情，任何WebDAV服务器都可以，将指定域中的键转换为其特有的文件名存储在指定的设备文件中，转换后的文件名为值，storage节点自动维护键值的对应关系，storage节点前端可以使用nginx进行反向代理，但需要安装nginx-mogilefs-module-master模块进行名称转换，进程名mogstored(7501),perbal(7500)。

Domain：一个域中的键值是惟一的，一个MogileFS可以有多个域，域可以用来存储不同应用类型的数据的容器。

Host：每一个存储节点称为一个主机，一个主机上可以有多个存储设备(单独的硬盘)，每个设备都有ID号，Domain+Fid用来定位文件。

Class:复制最小单位,文件属性管理，定义文件存储在不同设备上份数。

三、集群部署

1、集群架构

2、服务器IP配置情况

名称	hostname	IP	安装软件	系统
反向代理	nginx	192.168.0.9	nginx	CentOS 6.4 X86
tracker/storage节点	node1	192.168.0.10	mogilefs	CentOS 6.4 X86
tracker/storage节点	node2	192.168.0.11	mogilefs	CentOS 6.4 X86
tracker/storage节点	node3	192.168.0.12	mogilefs	CentOS 6.4 X86
database节点	mysql	192.168.0.13	mysql	CentOS 6.4 X86

四、集群软件安装

1、数据库授权

mysql-server的安装我这里不再介绍，我这里是使用的Yum进行安装的。

mysql> grant all privileges on *.* to 'root'@'192.168.%.%';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
 

mysql> grant all on mogilefs.* to 'moguser'@'192.168.%.%' identified by 'mogpass';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
 
mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

2、node1节点安装mogilefs

正常情况下我们可以通过perl进行安装，这里我们为了简便准备了rpm包，大家可以通过附件下载我准备好的rpm安装包。

MogileFS-Server-2.46-2.el6.noarch.rpm
MogileFS-Server-mogilefsd-2.46-2.el6.noarch.rpm
MogileFS-Server-mogstored-2.46-2.el6.noarch.rpm
MogileFS-Utils-2.19-1.el6.noarch.rpm
perl-MogileFS-Client-1.14-1.el6.noarch.rpm
perl-Net-Netmask-1.9015-8.el6.noarch.rpm
perl-Perlbal-1.78-1.el6.noarch.rpm

yum install *.rpm perl-IO-AIO -y

3、数据库初始化

可以通过mogdbsetup -h查看使用帮助，默认选项的可以不用填写

mogdbsetup --dbhost=192.168.0.13 --dbuser=moguser --dbpass=mogpass --yes

初始化成功之后，可以登陆数据库查看是否生成了表格

mysql> use mogilefs

Reading table information for completion of table and column names
You can turn off this feature to get a quicker startup with -A
 
Database changed
mysql> show tables;
+----------------------+
| Tables_in_mogilefs   |
+----------------------+
| checksum             |
| class                |
| device               |
| domain               |

| file                 |
| file_on              |
| file_on_corrupt      |
| file_to_delete       |
| file_to_delete2      |
| file_to_delete_later |
| file_to_queue        |
| file_to_replicate    |
| fsck_log             |
| host                 |
| server_settings      |
| tempfile             |
| unreachable_fids     |
+----------------------+

17 rows in set (0.00 sec)

4、配置teacker服务

# cat /etc/mogilefs/mogilefsd.conf

daemonize = 1                           #是否以守护进程运行

pidfile = /var/run/mogilefsd/mogilefsd.pid

db_dsn = DBI:mysql:mogilefs:host=192.168.0.13  #定义数据库名及主机

db_user = moguser                       #数据库用户名

db_pass = mogpass                       #数据库用户密码

listen = 0.0.0.0:7001                   #监听地址
conf_port = 7001
query_jobs = 10
delete_jobs = 1
replicate_jobs = 5
reaper_jobs = 1

到目前为止，tracker服务配置就算完成了，现在就可以启动tracker服务了，下面我们配置存储服务。

5、mogstored配置

# cat /etc/mogilefs/mogstored.conf

maxconns = 10000
httplisten = 0.0.0.0:7500    

mgmtlisten = 0.0.0.0:7501     #管理接口，和tracker交互

docroot = /mogdata            #数据存放目录，一般是新磁盘挂在目录

创建好/mogdata目录，并设定好权限，就可以启动mogstored服务了。

6、node2、node3的配置

在这里我就不写代码了，node2、node3的配置和node1的配置一模一样，只是不要对数据库进行初始化了，只需安装并且配置tracker和storge就可以了。

然后启动服务

service mogstored start
service mogilefsd start

所有配置好之后要通过netstat -tlnp查看一下服务是否正确启动起来了。

7、增加节点

我们可以通过命令mogadm -h查看命令的帮助，可以随便选择一个tracker上面进行操作，因为所以的tracker连接的数据库都是一个，所以哪个上面操作效果都是一样的，我们选择node1节点进行操作。

mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 host add node1 --ip=192.168.0.10 --status=alive
mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 host add node2 --ip=192.168.0.11 --status=alive
mogadm --trackers=192.168.0.12:7001 host add node3 --ip=192.168.0.12 --status=alive

查看添加的host

# mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 host list

node1 [1]: alive

  IP:       192.168.0.10:7500

node2 [2]: alive

  IP:       192.168.0.11:7500

node3 [3]: alive

  IP:       192.168.0.12:7500

可以看到我们都已经添加上了。

8、添加设备

mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device add node1 1
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device add node2 2
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device add node3 3

添加设备时所使用的设备ID号必须要/mogdata中的dev编号一致查看添加的设备

# mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 device list

node1 [1]: alive

                    used(G)    free(G)   total(G)  weight(%)

   dev1:   alive      0.000      0.000      0.000        100

node2 [2]: alive

                    used(G)    free(G)   total(G)  weight(%)

   dev2:   alive      0.000      0.000      0.000        100

node3 [3]: alive

                    used(G)    free(G)   total(G)  weight(%)

   dev3:   alive      0.000      0.000      0.000        100

我们可以看到dev1、dev2、dev3的可以空间都为0，那是因为我们还有没有创建，下面我们分别在node1、node2、node3节点的存储目录/mogdata下面创建dev1、dev2、dev3，并设定好属主属组权限，然后重启modstored服务，然后我们在查看添加的设备情况。

node1 [1]: alive

                    used(G)    free(G)   total(G)  weight(%)

   dev1:   alive      1.079     15.307     16.386        100

node2 [2]: alive

                    used(G)    free(G)   total(G)  weight(%)

   dev2:   alive      0.800     15.586     16.386        100

node3 [3]: alive

                    used(G)    free(G)   total(G)  weight(%)

   dev3:   alive      0.804     15.582     16.386        100

状态检查

# mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 check

Checking trackers...

  192.168.0.10:7001 ... OK

Checking hosts...

  [ 1] node1 ... OK

  [ 2] node2 ... OK

  [ 3] node3 ... OK

Checking devices...

  host device         size(G)    used(G)    free(G)   use%   ob state   I/O%

  ---- ------------ ---------- ---------- ---------- ------ ---------- -----

  [ 1] dev1            16.387      1.079     15.307   6.59%  writeable   N/A

  [ 2] dev2            16.387      0.801     15.586   4.89%  writeable   N/A

  [ 3] dev3            16.387      0.804     15.582   4.91%  writeable   N/A

  ---- ------------ ---------- ---------- ---------- ------

             total:    49.160      2.685     46.475   5.46%

9、添加domain

mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain add files    
mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain add images
mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain add html

查看domain信息

# mogadm --trackers=192.168.0.11:7001 domain list

 domain               class                mindevcount   replpolicy   hashtype
-------------------- -------------------- ------------- ------------ -------

 files                default                   2        MultipleHosts() NONE   

 html                 default                   2        MultipleHosts() NONE   

 images               default                   2        MultipleHosts() NONE

10、上传文件

mogupload --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=html --key='issue.html' --file='/etc/issue'

mogupload --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=files --key='fstab' --file='/etc/fstab'    

mogupload --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=images --key='pass.jpg' --file='/etc/passwd'

查看是否上传成功

# mogfileinfo --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=html --key='issue.html'

- file: issue.html

     class:              default

  devcount:                    2

    domain:                 html

       fid:                    7

       key:           issue.html

    length:                   47

 - http://192.168.0.11:7500/dev2/0/000/000/0000000007.fid

 - http://192.168.0.10:7500/dev1/0/000/000/0000000007.fid

mogfileinfo --trackers=192.168.0.11:7001 --domain=images --key='pass.jpg'

- file: pass.jpg

     class:              default

  devcount:                    2

    domain:               images

       fid:                    9

       key:             pass.jpg

    length:                  901

 - http://192.168.0.12:7500/dev3/0/000/000/0000000009.fid

 - http://192.168.0.11:7500/dev2/0/000/000/0000000009.fid

查看存储结果

# mogstats --config=/etc/mogilefs/mogilefsd.conf

验证结果

这里只展示了文件的演示，图片等其他都是可以显示的，我这里不再贴图，下面查看一下我们的存储目录是什么结构

五、配置nginx反向代理

1、安装nginx

groupadd -r nginx

useradd -r -g nginx nginx

wget http://nginx.org/download/nginx-1.8.0.tar.gz

tar xf nginx-1.8.0.tar.gz 

wget http://www.grid.net.ru/nginx/download/nginx_mogilefs_module-1.0.4.zip
unzip nginx_mogilefs_module-1.0.4.zip 

cd nginx-1.8.0

./configure \

  --prefix=/usr \

  --sbin-path=/usr/sbin/nginx \

  --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf \

  --error-log-path=/var/log/nginx/error.log \

  --http-log-path=/var/log/nginx/access.log \

  --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid  \

  --lock-path=/var/lock/nginx.lock \

  --user=nginx \

  --group=nginx \

  --with-http_ssl_module \

  --with-http_flv_module \

  --with-http_stub_status_module \

  --with-http_gzip_static_module \

  --http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client/ \

  --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ \

  --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ \

  --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi \

  --http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi \

  --with-pcre \

  --with-debug \

  --add-module=/root/nginx_mogilefs_module-1.0.4

make

make install

2、提供启动脚本

#!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig:   - 85 15 
# description:  Nginx is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse \
#               proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config:      /etc/nginx/nginx.conf
# config:      /etc/sysconfig/nginx
# pidfile:     /var/run/nginx.pid

# Source function library.

. /etc/rc.d/init.d/functions

# Source networking configuration.

. /etc/sysconfig/network

# Check that networking is up.

[ "$NETWORKING" = "no" ] && exit 0

nginx="/usr/sbin/nginx"

prog=$(basename $nginx)

NGINX_CONF_FILE="/etc/nginx/nginx.conf"

[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx

lockfile=/var/lock/subsys/nginx

make_dirs() {

   # make required directories

   user=`nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:" | sed 's/[^*]*--user=\([^ ]*\).*/\1/g' -`

   options=`$nginx -V 2>&1 | grep 'configure arguments:'`

   for opt in $options; do

       if [ `echo $opt | grep '.*-temp-path'` ]; then

           value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`

           if [ ! -d "$value" ]; then

               # echo "creating" $value

               mkdir -p $value && chown -R $user $value

           fi

       fi

   done
}

start() {

    [ -x $nginx ] || exit 5

    [ -f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6

    make_dirs

    echo -n $"Starting $prog: "

    daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE

    retval=$?

    echo

    [ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile

    return $retval
}

stop() {

    echo -n $"Stopping $prog: "

    killproc $prog -QUIT

    retval=$?

    echo

    [ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile

    return $retval
}

restart() {

    configtest || return $?

    stop

    sleep 1

    start
}

reload() {

    configtest || return $?

    echo -n $"Reloading $prog: "

    killproc $nginx -HUP

    RETVAL=$?

    echo
}

force_reload() {

    restart
}

configtest() {

  $nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}

rh_status() {

    status $prog
}

rh_status_q() {

    rh_status >/dev/null 2>&1
}

case "$1" in

    start)

        rh_status_q && exit 0

        $1

        ;;

    stop)

        rh_status_q || exit 0

        $1

        ;;

    restart|configtest)

        $1

        ;;

    reload)

        rh_status_q || exit 7

        $1

        ;;

    force-reload)

        force_reload

        ;;

    status)

        rh_status

        ;;

    condrestart|try-restart)

        rh_status_q || exit 0

            ;;

    *)

        echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|reload|configtest}"

        exit 2
esac

chmod +x /etc/init.d/nginx
chkconfig nginx on

3、配置nginx

具体配置参数可以查找官方文档，我这里只是贴出一个事例

文档地址：http://www.grid.net.ru/nginx/mogilefs.en.html

# cat /etc/nginx/nginx.conf

worker_processes  1;
events {

    worker_connections  1024;
}
http {

    include       mime.types;

    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;

    keepalive_timeout  65;
upstream trackers {

    server 192.168.0.10:7001;

    server 192.168.0.11:7001;

    server 192.168.0.12:7001;   

 }

server {

    listen       80;

    location ~* /images/  {

       mogilefs_tracker trackers;

       mogilefs_domain images;

       mogilefs_pass  {

            proxy_pass $mogilefs_path;

            proxy_hide_header Content-Type;

            proxy_buffering off;

       }

     }

    location ~* /html/ {

        mogilefs_tracker trackers;

        mogilefs_domain html;

        mogilefs_pass  {

             proxy_pass $mogilefs_path;

             proxy_hide_header Content-Type;

             proxy_buffering off;

        }

     }

     location ~* /files/ {  

            mogilefs_tracker trackers;

            mogilefs_domain files;

            mogilefs_methods GET PUT DELETE;         #可以设定对文件的操作方法

            mogilefs_pass {

                proxy_pass $mogilefs_path;

                proxy_hide_header Content-Type;

                proxy_buffering off;

            }

        }
}
}

然后测试我们前面上传的三个文件，

到此之后呢，我们可以开发上传文件的程序，和tracker的API进行对接。

附录

我们知道在每个domain下面都会有一个class，不特定设置的话都是默认的，如下

# mogadm class list

可以看到files和html都是使用的默认的类，每个文件保存两份(mindevcount)，images的类是我后来添加的，添加方法可以查看# mogadm class add -h，我添加命令如下

mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class0 --mindevcount=4
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class1 --mindevcount=4
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class2 --mindevcount=4
mogadm --trackers=192.168.0.10:7001 class add images class3 --mindevcount=4

具体文件上传的时候可以在原有的基础上面添加--class来说明放到哪个class下面

本文转自 wzlinux 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/wzlinux/1716499，如需转载请自行联系原作者