Mfs分布式文件系统
前言：前面我们学习过NFS，以及虚拟化课程的时候我们学习过openfiler，这两个都是属于存储服务器。但是他们有着共同的缺点，就是性能不好，因为都是通过共享方式共享一个存储空间，使得服务器不堪重负，会出现超时的问题，而且存在着单点故障问题，尽管可以用rsync同步数据到另外一台服务器上做备份，但性能方便没有任何提升。而分布式文件系统把数据分散存储在不同的服务器上，读取数据的时候相当于同时读取，不像nfs是一对多的关系，而是多对多的关系，这样可以使得性能得到大幅提升。
今天我们学习使用MFS搭建分布式文件系统，MFS具有容错功能，高可用，可扩展的功能。MFS把数据分散在多台服务器上，但用户看到的只是一个源。
一、工作原理
1、分布式原理
分布式文件系统就是把一些分散在多台计算机上的共享文件夹，集合到一个共享文件夹内，用户要访问这些文件夹的时候，只要打开一个文件夹，就可以的看到所有链接到此文件夹内的共享文件夹。
2、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。
1）MFS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，目前不支持高可用。
元数据日志服务器（MetaLogger）：备份Master服务器的变化日志文件，当master服务器损坏，可以从日志服务器中取得文件恢复。
数据存储服务器（Chunk Server）：真正存储数据的服务器，服务器越多，容量就越大，可靠性越高，性能越好。
客户端（Client）：可以像挂载NFS一样挂载MFS文件系统
9419
9420
9421
2）MFS读数据的处理过程
n客户端向元数据服务器发出读请求
n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
n客户端向已知的Chunk Server请求发送数据
nChunk Server向客户端发送数据
3）写入的过程
n客户端向元数据服务器发送写入请求
n元数据服务器与Chunk Server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Chunk Servers告知元数据服务器操作成功
n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
n客户端向指定的Chunk Server写入数据
n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
n客户端告知元数据服务器本次写入完毕
二、实验环境
1、实验拓扑
2、虚拟机环境
三、实验步骤
1、搭建master server
1）停止防火墙并且安装支持包
2）创建用户
3）安装源码包
[root@centos3 ~]# tar zxf mfs-1.6.27-5.tar.gz
[root@centos3 ~]# cd mfs-1.6.27
[root@centos3 mfs-1.6.27]# ./configure \
>--prefix=/usr/local/mfs \//指定安装目录
>--with-default-user=mfs \//指定程序运行用户
>--with-default-group=mfs \//指定程序运行组
>--disable-mfschunkserver \//禁用Chunk功能
>--disable-mfsmount \//禁用mfsmount功能
[root@centos3 mfs-1.6.27]# make && make install //编译安装
4）复制文件（设置配置文件）
[root@centos3 mfs-1.6.
[root@centos3 mfs]# ls
mfsexports.cfg.dist mfsmetalogger.cfg.dist
mfsmaster.cfg.dist mfstopology.cfg.dist
[root@centos3 mfs]# cp mfsexports.cfg.dist mfsexports.cfg
[root@centos3 mfs]# cp mfsmaster.cfg.dist mfsmaster.cfg
[root@centos3 mfs]# cp mfstopology.cfg.dist mfstopology.cfg
[root@centos3 mfs]# cd /usr/local/mfs/var/mfs/
[root@centos3 mfs]# ls
metadata.mfs.empty
[root@centos1 mfs]# cp metadata.mfs.empty metadata.mfs
这个文件存放master的变化信息
5）配置文件（下面的只是介绍一下，不用修改，默认就好）
需要用到两个配置文件：mfsmaster.cfg（主配置文件）和mfsexport.cfg（被挂载目录及访问权限）
mfsmaster.cfg常用的参数如下，默认全部都是不需要修改的，全文都是以#开头，也就是说都是默认配置
[root@centos1 mfs]# cd /usr/local/mfs/etc/mfs/
[root@centos1 mfs]# vim mfsmaster.cfg
#WORKING_USER = mfs//运行masterserver的用户
# WORKING_GROUP = mfs//运行masterserver的组
# SYSLOG_IDENT = mfsmaster//masterserver在syslog的标示，说明是由masterserver产生的
# LOCK_MEMORY = 0//是否执行mlockall()，以避免mfsmaster进程溢出默认为0
# NICE_LEVEL = -19//运行的优先级，进程必须由root启动
# EXPORTS_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfs/mfsexports.cfg
//被挂载目录及其权限控制文件的存放位置
# TOPOLOGY_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfs/mfstopology.cfg
# DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs//数据存放路径
# BACK_LOGS = 50 //metadata改变的log文件数目（默认是50）
# BACK_META_KEEP_PREVIOUS = 1
# REPLICATIONS_DELAY_INIT = 300 //延迟复制的时间（默认300）
# REPLICATIONS_DELAY_DISCONNECT = 3600 //Chunkserver断开复制延迟（默认是3600秒）
# MATOML_LISTEN_HOST = *//metalogger监听的IP地址默认是所有地址
# MATOML_LISTEN_PORT = 9419//metalogger监听的端口地址（默认为9419）
# MATOML_LOG_PRESERVE_SECONDS = 600
# MATOCL_LISTEN_HOST = *//用于chunkserver连接的IP地址（默认为*代表所有IP）
# MATOCL_LISTEN_PORT = 9421//用户客户端挂在的监听端口9421
# CHUNKS_LOOP_MAX_CPS = 100000
# CHUNKS_LOOP_MIN_TIME = 300//chunks的回环频率（默认300）
# CHUNKS_SOFT_DEL_LIMIT = 10
# CHUNKS_HARD_DEL_LIMIT = 25
# CHUNKS_WRITE_REP_LIMIT = 2 //在一个循环里复制到另外一个Chunkserver的最大Chunk数
# CHUNKS_READ_REP_LIMIT = 10//在一个循环里从一个Chunkserver复制的的最大Chunk数
# ACCEPTABLE_DIFFERENCE = 0.1
# SESSION_SUSTAIN_TIME = 86400
# REJECT_OLD_CLIENTS = 0//弹出低于1.6.0的客户端挂接（0或1，默认是0）
# deprecated:
# CHUNKS_DEL_LIMIT - use CHUNKS_SOFT_DEL_LIMIT instead
# LOCK_FILE - lock system has been changed, and this option is used onl
y to search for old lockfile
mfsexports.cfg文件参数格式如下
# Allow everything but "meta".
192.168.1.0/24 / rw,alldirs,maproot=0
# Allow "meta".
* . rw
该文件，每一个条目分为三个部分
第一部分：客户端IP地址
第二部分：被挂载的目录
第三部分：客户端拥有的权限
地址可以指定几种表现形式
*代表所有的IP地址
n.n.n.n单个ip地址
n.n.n.n/bIP网络地址/位数掩码
n.n.n.n/m.m.m.m IP网络地址/子网掩码
f.f.f.f-t.t.t.t IP段
目录部分的标示如下
/标示MFS根
.表示MFSMETA文件系统
权限部分如下所示
ro——只读模式共享
rw——读写模式共享
alldirs——允许挂载任何指定的子目录
maproot——映射为root，还是普通用户
password——指定客户端的密码
以上就是对mfsmaster.cfg和mfsexport文件的解释，默认就是最好的，不需要做任任何修改。
6）启动master server
第一遍启动的时候，可能会出现以下错误信息
[root@centos1 mfs]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start
loading sessions ... file not found
如果出现以上信息，则关闭服务并重新启动就可以了
[root@centos1 mfs]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster -s
-s 表示停止服务
[root@centos1 mfs]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start
再启动就不会出现任何信息
7）查看是否启动
8）建立防火墙规则
[root@centos1 mfs]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 9419 -j ACCEPT
[root@centos1 mfs]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 9420 -j ACCEPT
[root@centos1 mfs]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 9421 -j ACCEPT
[root@centos1 mfs]# service iptables save
2、搭建metalogger server
1）安装mfs（同上）
2）复制文件
3）修改配置文件，添加master服务器的ip地址（注意去掉注释和空格）
4）开启服务
5）查看端口
[root@centos5 mfs]# netstat -anpt | grep 9419
tcp 0 0 192.168.1.2:50929 192.168.1.1:9419 ESTABLISHED 53533/mfsmetalogger
[root@centos5 mfs]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 9419 -j ACCEPT
[root@centos5 mfs]# service iptables save
3、搭建chunk server（二台chunk的搭建步骤相同）
1）安装mfs（同上）
2）复制文件
3）修改配置文件（一共2个）
vim mfschunkserver.cfg
vim mfshdd.cfg（添加/data）
4）建立文件夹并开启服务
5）开启例外
[root@centos5 mfs]# ps -ef | grep mfs
mfs 56269 1 0 20:54 ? 00:00:00 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver start
root 56297 48740 0 20:54 pts/0 00:00:00 grep mfs
[root@centos5 mfs]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 9422 -j ACCEPT
[root@centos5 mfs]# service iptables save
注意：第二台chunk的配置和上面的配置完全一样，这里就不在说明了
4、客户端配置
1）安装fuseMFS（客户端依赖于FUSE）
2）设置环境变量
添加下面这行
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
3）安装MFS客户端
配置
cd mfs-1.6.27
4）挂载文件系统
5）查看挂载情况
6）设置文件被复制的份数并测试
MFS客户端安装完毕后，会生成/usr/local/mfs/bin/目录，在这个目录下有很多命令是用户所需的。
mfsgetgoal命令用来查看文件被复制的分数，利用-r命令可以对整个目录进行递归，goal是指文件比复制的分数。
[root@centos6 mfs-1.6.27]# mfsgetgoal -r /mnt/mfs/
/mnt/mfs/:
directories with goal 1 : 1
由于还没有设置，默认为1份
命令mfssetgoal用来设置文件被复制的分数，生产环境下Chunk server节点数量应大于2，文件副本数小于Chunk server服务器的数量。由于我有二台Chunk server 我将副本数量设置为1
在vim /etc/profile文件中增加一行（为了方便执行命令）
设置查询文件被复制的份数：
在/mnt/mfs中建立文件
分别打开两台chunk查看/data下，都产生了加密的数据，说明成功了
5、mfs监控
mfscgiserv是用python编写的一个web服务器，其监听端口是9425，可以再masster server 上通过 /usr/local/mfs/sbin/mfscgiserv来启动，用户利用浏览器就可以完全监控所有客户挂接、Chunk server、Master server等。
在一台客户端上通过浏览器访问http://192.168.1.100:9425
[root@centos3 mfs]# /usr/local/mfs/sbin/mfscgiserv
lockfile created and locked
starting simple cgi server (host: any , port: 9425 , rootpath: /usr/local/mfs/share/mfscgi)
[root@centos3 mfs]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 9425 -j ACCEPT
6、灾难恢复
MFS维护及灾难恢复
1）MFS集群的启动与停止
MFS集群的启动顺序如下
（1）启动mfsmaster进程
（2）启动所有的mfsChunkserver进程
（3）启动mfsmetalogger进程
（4）在所有客户端上挂载NFS文件系统
MFS集群的停止顺序如下
（1）在所有客户端卸载MFS挂载
（2）停止Chunkserver进程
（3）停止mfsmetalogger进程
（4）停止mfsmaster进程
2）MFS灾难恢复
整个MFS体系中，直接断电只有master server进程有可能无法启动，可以在master上使用命令/usr/local/mfs/sbin/mfsmetarestore -a修复
我们将master server 直接断电（必须运行的时间够20分钟才可以断电，否则数据很有可能直接丢失）（模拟：直接关闭掉master server 主机）
[root@centos1 ~]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start
init: file system manager failed !!!
error occured during initialization - exiting
[root@centos1 ~]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmetarestore -a
loading objects (files,directories,etc.) ... ok
loading names ... ok
loading deletion timestamps ... ok
loading chunks data ... ok
checking filesystem consistency ... ok
connecting files and chunks ... ok
progress: current change: 0 (first:0 - last:0 - 100% - ETA:finished)
store metadata into file: /usr/local/mfs/var/mfs/metadata.mfs
[root@centos1 ~]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start
3）从MetaLogger中恢复
MFS元数据通常有两部分的数据，分别如下
（1）主要元数据文件metadata.mfs，当mfsmaster运行时会被命名为metadata.back.mfs。
（2）元数据改变日志 changelog.*.mfs，存储了过去N小时的文件变更。
在Master 发生故障时，可以从MetaLogger中恢复，步骤如下
（1）安装一台mfsmaster，利用同样的配置来配置这台mfsmaster，mfsmaster进程先不要启动
（2）将metalogger上/usr/local/mfs/var/mfs/目录下所有文件复制到mfsmaster相应的目录中。
[root@centos3 mfs]# scp [email protected]:/usr/local/mfs/var/mfs/* /usr/local/mfs/var/mfs/
[root@centos3 mfs]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmetarestore -m metadata_ml.mfs.back -o metadata.mfs changelog_ml.*.mfs
loading objects (files,directories,etc.) ... ok
loading names ... ok
loading deletion timestamps ... ok
loading chunks data ... ok
checking filesystem consistency ... ok
connecting files and chunks ... ok
changelog_ml.0.mfs:1: version mismatch
[root@centos3 mfs]# /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start
[root@centos3 mfs]# ls
Ceshi
注意:如果是全新安装的master，恢复数据后，需要更改metalogger和chunkserver，配置MASTER_HOST的ip地址，客户端也需要重新挂载mfs目录。