FastDFS 是一个开源的轻量级高性能分布式文件系统(DFS)。 它的主要功能包括:文件存储,文件同步和文件访问,以及高容量和负载平衡。主要解决了海量数据存储问题,特别适合以中小文件(建议范围:4KB < file_size <500MB)为载体的在线服务。
FastDFS是一款开源的轻量级分布式文件系统纯C实现,支持Linux、FreeBSD等UNIX系统类google FS,不是通用的文件系统,只能通过专有API访问;
FastDFS 系统有三个角色: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,起到均衡的作用; 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 group 等信息,并保持周期性心跳。
Storage Server:存储服务器,主要提供容量和备份服务;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;以 group 为单位,每个 group 内可以有多台 storage server,数据互为备份。也就是一个分组中有多台服务器,但是每台服务器中的数据都是一样的,作为高可用的作用。
Client:客户端,上传下载数据的服务器,也就是我们自己的项目所部署在的服务器。
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。
优点 :
缺点 : 结构复杂, 需要的服务器很多, 在实际线上环境中成本比较高.
为了支持大容量,存储节点(服务器)采用了分卷(或分组)的组织方式。存储系统由一个或多个卷组成,卷与卷之间的文件是相互独立的,所有卷的文件容量累加就是整个存储系统中的文件容量。一个卷可以由一台或多台存储服务器组成,一个卷下的存储服务器中的文件都是相同的,卷中的多台存储服务器起到了冗余备份和负载均衡的作用。
在卷中增加服务器时,同步已有的文件由系统自动完成,同步完成后,系统自动将新增服务器切换到线上提供服务。当存储空间不足或即将耗尽时,可以动态添加卷。只需要增加一台或多台服务器,并将它们配置为一个新的卷,这样就扩大了存储系统的容量。
Storage Server会定期的向Tracker Server发送自己的存储信息。当Tracker Server Cluster中的Tracker Server不止一个时,各个Tracker之间的关系是对等的,所以客户端上传时可以选择任意一个Tracker。当Tracker收到客户端上传文件的请求时,会为该文件分配一个可以存储文件的group,当选定了group后就要决定给客户端分配group中的哪一个storage server。当分配好storage server后,客户端向storage发送写文件请求,storage将会为文件分配一个数据存储目录。然后为文件分配一个fileid,最后根据以上的信息生成文件名存储文件
内部机制如下:
1、选择tracker server
当集群中不止一个tracker server时,由于tracker之间是完全对等的关系,客户端在upload文件时可以任意选择一个trakcer。 选择存储的group 当tracker接收到upload file的请求时,会为该文件分配一个可以存储该文件的group,支持如下选择group的规则:
2、选择storage server
当选定group后,tracker会在group内选择一个storage server给客户端,支持如下选择storage的规则:
客户端带上文件名信息请求Tracker服务获取到存储服务器的ip地址和端口,然后客户端根据返回的IP地址和端口号请求下载文件,存储服务器接收到请求后返回文件给客户端。
跟upload file一样,在download file时客户端可以选择任意tracker server。tracker发送download请求给某个tracker,必须带上文件名信息,tracke从文件名中解析出文件的group、大小、创建时间等信息,然后为该请求选择一个storage用来服务读请求。由于group内的文件同步时在后台异步进行的,所以有可能出现在读到时候,文件还没有同步到某些storage server上,为了尽量避免访问到这样的storage, tracker按照如下规则选择group内可读的storage。
写文件时,客户端将文件写至group内一个storage server即认为写文件成功,storage server写完文件后,会由后台线程将文件同步至同group内其他的storage server。
每个storage写文件后,同时会写一份binlog,binlog里不包含文件数据,只包含文件名等元信息,这份binlog用于后台同步,storage会记录向group内其他storage同步的进度,以便重启后能接上次的进度继续同步;进度以时间戳的方式进行记录,所以最好能保证集群内所有server的时钟保持同步。
storage的同步进度会作为元数据的一部分汇报到tracker上,tracke在选择读storage的时候会以同步进度作为参考。