MFS(一)---mfs详解与部署

一、MFS详解

分布式原理：

分布式文件系统（Distributed File Systemm）是指文件系统管理的物理存储资源不一定直接连接在本地节点上，而是通过计算机网络与节点相连。简单来说，就是把一些分散的（分布在局域网内各个计算机上）共享文件夹，集合到一个文件夹内（虚拟共享文件夹）。对于用户来说，要访问这些共享文件夹时，只要打开这个虚拟共享文件夹，就可以看到所有链接到虚拟共享文件夹内的共享文件夹，用户感觉不到这些共享文件是分散在各个计算机上的。分布式文件系统的好处是集中访问、简化操作、数据容灾，以及提高文件的存取性能。

MFS原理：

MFS是一个具有容错性的网络分布式文件系统，它把数据分散存放在多个物理服务器上，而呈现给用户的则是一个统一的资源。

MFS文件系统的组成

• 元数据服务器（Master）:在整个体系中负责管理文件系统，维护元数据。

• 元数据日志服务器（MetaLogger）:备份Master服务器的变化日志文件，文件类型为changelog_ml.*.mfs。当Master服务器数据丢失或者损坏时，可以从日志服务器中取得文件，进行修复。

• 数据存储服务器（Chunk Server）:真正存储数据的服务器。存储文件时，会把文件分块保存，在数据服务器之间进行复制。数据服务器越多，能使用的“容量”就越大，可靠性就越高，性能也就越好。

• 客户端（Client）:可以像挂载NFS一样挂载MFS文件系统，其操作是相同的。

MFS读取数据的处理过程：

• 客户端向元数据服务器发出读请求
• 元数据服务器把所需数据存放的位置（Chunk Server的IP地址和Chunk编号）告知客户端
• 客户端向已知的Chunk Server请求发送数据
• Chunk Server向客户端发送数据

MFS写入数据的处理过程：

• 客户端向元数据服务器发送写入请求
• 元数据服务器与Chunk Server进行交互（只有当所需的分块Chunks存在的时候才进行交互），但元数据服务器只在某些服务器创建新的分块Chunks,创建成功后由元数据服务器告知客户端，可以在哪个Chunk Server的哪些Chunks写入数据。
• 客户端向指定的Chunk Server写入数据
• 该Chunk Server与其他Chunk Server进行数据同步，同步成功后Chunk Server告知客户端数据写入成功
• 客户端告知元数据服务器本次写入完毕

MFS的删除文件过程

• 客户端有删除操作时，首先向Master发送删除信息；
• Master定位到相应元数据信息进行删除，并将chunk server上块的删除操作加入队列异步清理；
• 响应客户端删除成功的信号

MFS修改文件内容的过程

• 客户端有修改文件内容时，首先向Master发送操作信息；
• Master申请新的块给.swp文件，
• 客户端关闭文件后，会向Master发送关闭信息；
• Master会检测内容是否有更新，若有，则申请新的块存放更改后的文件，删除原有块和.swp文件块；
• 若无，则直接删除.swp文件块。

MFS重命名文件的过程

• 客户端重命名文件时，会向Master发送操作信息；
• Master直接修改元数据信息中的文件名；返回重命名完成信息；

MFS遍历文件的过程

• 遍历文件不需要访问chunk server，当有客户端遍历请求时，向Master发送操作信息；
• Master返回相应元数据信息；
• 客户端接收到信息后显示

二、MFS的部署

部署可以参考官网：https://moosefs.com/download/#current

主机准备

主机	ip	作用
server1	172.25.1.1	master
server2	172.25.1.2	chunk server
server3	172.25.1.3	chunk server
foundation1	172.25.1.250	master

主机版本：rhel7.6
所有主机的selinux和防火墙均属于关闭状态。

yum源

对所有节点，yum源是相同的

可以通过以下命令获取：

curl "http://ppa.moosefs.com/MooseFS-3-el7.repo" > /etc/yum.repos.d/MooseFS.repo

如果时el6或者el8直接将el7更改即可。

下载完repo文件后将gpgcheck关闭

[root@server1 ~]# cd /etc/yum.repos.d/
[root@server1 yum.repos.d]# ls
MooseFS.repo  redhat.repo  rhel.repo
[root@server1 yum.repos.d]# vim MooseFS.repo 
[root@server1 yum.repos.d]# cat MooseFS.repo 
[MooseFS]
name=MooseFS $releasever - $basearch
baseurl=http://ppa.moosefs.com/moosefs-3/yum/el7
gpgcheck=0					#改为0
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-MooseFS
enabled=1

同时在所有节点作master的解析：

# vim /etc/hosts
# cat /etc/hosts
172.25.1.1 server1 mfsmaster

master配置

安装：

[root@server1 ~]#  yum install moosefs-master moosefs-cgi moosefs-cgiserv moosefs-cli -y

其主配置文件是/etc/mfs/mfsmaster.cfg

启动服务和cgi-server：

[root@server1 ~]# systemctl enable --now moosefs-master
[root@server1 ~]# systemctl enable --now moosefs-cgiserv.service 

启动后查看端口：

[root@server1 ~]# netstat -antlp
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name    
tcp        0      0 0.0.0.0:9419            0.0.0.0:*               LISTEN      3821/mfsmaster      
tcp        0      0 0.0.0.0:9420            0.0.0.0:*               LISTEN      3821/mfsmaster      
tcp        0      0 0.0.0.0:9421            0.0.0.0:*               LISTEN      3821/mfsmaster      
tcp        0      0 0.0.0.0:9425            0.0.0.0:*               LISTEN      3852/python2        
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      3097/sshd           
tcp        0      0 127.0.0.1:25            0.0.0.0:*               LISTEN      3300/master         
tcp        0      0 172.25.1.1:22           172.25.1.250:53068      ESTABLISHED 3315/sshd: root@pts 
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN      3097/sshd           
tcp6       0      0 ::1:25                  :::*                    LISTEN      3300/master  

可以看到开启服务后打开了9419，9420，9421，9425几个端口，其中，9421为监听客户端连接的端口，9419为用于监听metalogger（冷备）、masters和supervisors连接的端口，9420为chunkserver连接的侦听端口，9425为cgi-server的端口，可以在浏览器访问172.25.1.1:9425：

可以看出的当前就只有一个master。

chunk server配置

以下以server2为例，server3的操作和server2类似，首先安装：

[root@server2 ~]# yum install moosefs-chunkserver -y

在chunk server中，/etc/mfs/mfshdd.cfg用来指定其存储路径

创建存储路径：

[root@server2 mfs]# mkdir /mnt/chunk1
[root@server2 mfs]# chown mfs.mfs /mnt/chunk1/			#更改所有者和所有组

制定存储路径：

[root@server2 mfs]# vim mfshdd.cfg
[root@server2 mfs]# tail -1 mfshdd.cfg
/mnt/chunk1

配置后启动服务：

[root@server2 mfs]# systemctl enable --now moosefs-chunkserver

服务启动后查看开启的端口：

[root@server2 mfs]# netstat -antlp
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name    
tcp        0      0 0.0.0.0:9422            0.0.0.0:*               LISTEN      3874/mfschunkserver 
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      3087/sshd           
tcp        0      0 127.0.0.1:25            0.0.0.0:*               LISTEN      3309/master         
tcp        0      0 172.25.1.2:45240        172.25.1.1:9420         ESTABLISHED 3874/mfschunkserver 
tcp        0      0 172.25.1.2:22           172.25.1.250:49848      ESTABLISHED 3632/sshd: root@pts 
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN      3087/sshd           
tcp6       0      0 ::1:25                  :::*                    LISTEN      3309/master         

可以看出开启了一个9422端口，并且打开了一个随即端口45240和master的9420端口进行通信。启动后查看网页端：
可以看到server2已经加入了集群。

在server3中将chunk1改为chunk2即可。启动后查看网页端：

可以看出看出两个chunk server已经加入集群。

client客户端配置

安装客户端：

[root@foundation1 ~]# yum install moosefs-client -y

三、初步使用mfs

新建mfs目录：

[root@foundation1 ~]# cd /mnt/
[root@foundation1 mnt]# mkdir mfs

挂载该目录：

[root@foundation1 mfs]# mfsmount /mnt/mfs/

查看挂载情况：

[root@foundation1 mfs]# mount
mfsmaster:9421 on /mnt/mfs type fuse.mfs (rw,nosuid,nodev,relatime,user_id=0,group_id=0,allow_other)

可以看到挂载的是mfsmaster（server1）的9421端口。

创建测试文件目录：

[root@foundation1 mfs]# mkdir data1
[root@foundation1 mfs]# mkdir data2
[root@foundation1 mfs]# mfsgetgoal data1/			#若报错可以退出这个目录重新进，然后再新建
data1/: 2
[root@foundation1 mfs]# mfsgetgoal data2/
data2/: 2

以上结果表示两个目录都保存了2份。

可以使用以下命令将备份数改为1份：

[root@foundation1 mfs]# mfssetgoal -r 1 data1/
data1/:
 inodes with goal changed:                       1
 inodes with goal not changed:                   0
 inodes with permission denied:                  0
[root@foundation1 mfs]# 
[root@foundation1 mfs]# mfsgetgoal data1/
data1/: 1
[root@foundation1 mfs]# mfsgetgoal data2/
data2/: 2

可以看到data1已经保存为1份.拷贝测试文件：

[root@foundation1 mfs]# cp /etc/passwd data1/
[root@foundation1 mfs]# cp /etc/fstab data2/

查看拷贝文件的信息：

[root@foundation1 mfs]# mfsfileinfo data1/passwd 
data1/passwd:
	chunk 0: 0000000000000001_00000001 / (id:1 ver:1)
		copy 1: 172.25.1.3:9422 (status:VALID)
[root@foundation1 mfs]# 
[root@foundation1 mfs]# mfsfileinfo data2/fstab 
data2/fstab:
	chunk 0: 0000000000000002_00000001 / (id:2 ver:1)
		copy 1: 172.25.1.2:9422 (status:VALID)
		copy 2: 172.25.1.3:9422 (status:VALID)

可以看到再data1中的文件只有一个备份保存在server3，而在data2中的文件有两个备份，保存在server2和server3各一份。

当我们把server3的mfs服务关闭后：

[root@server3 ~]# systemctl stop moosefs-chunkserver

查看data2中的文件：

[root@foundation1 mfs]# cat data2/fstab 

#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Thu May  2 18:01:16 2019
#
。。。。。。

可以正常查看，查看data1中的文件：

[root@foundation1 mfs]# mfsfileinfo data1/passwd 
data1/passwd:
	chunk 0: 0000000000000001_00000001 / (id:1 ver:1)
		no valid copies !!!

可以看出没有可用拷贝，访问文件会卡住。

现在恢复server3：

[root@server3 ~]# systemctl start moosefs-chunkserver

恢复后查看data1中的文件就可以正常查看：

[root@foundation1 mfs]# cat data1/passwd 
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
bin:x:1:1:bin:/bin:/sbin/nologin
......

接下来进行切分的实验，默认chunk的大小为64M，当文件大于64M时会进行切分：

在data1中新建一个100M的文件：

[root@foundation1 data1]# dd if=/dev/zero of=bigfile bs=1M count=100

查看这个文件的信息：

[root@foundation1 data1]# mfsfileinfo bigfile 
bigfile:
	chunk 0: 0000000000000003_00000001 / (id:3 ver:1)
		copy 1: 172.25.1.3:9422 (status:VALID)
	chunk 1: 0000000000000004_00000001 / (id:4 ver:1)
		copy 1: 172.25.1.2:9422 (status:VALID)

可以看出被切分成两个chunk，这样就可以保证写入和读取的速度，这也就是分布式文件系统的意义。