Java高级架构之FastDFS分布式文件集群详解
FastDFS简介
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FastDFS是一款开源的轻量级分布式文件系统，使用C实现，支持Linux、BSD等unix-like操作系统。值得注意的是，fastdfs并不是通用的文件系统，只能通过专用的API访问。
fastdfs为互联网应用量身定做，解决了大容量文件存储的问题，fastdfs追求高性能和高扩展性。fastdfs的主要概念：
tracker-server：跟踪服务器。用于跟踪文件，主要起调度作用。在内存中记录了所有存储组和存储服务器的状态信息，是客户端和数据存储的主要枢纽。相比GFS更为精简，因为不记录文件索引。
storage-server: 存储服务器。用于存储文件。直接使用操作系统的文件系统来管理和组织文件。
group: 组，卷。多个服务器存在一个组中，在一个组中的服务器存储的文件是完全相同的，并且同一个组的服务器地位是对等的。对于文件的操作可以在任意一个组中的服务器上进行。
metadata: 元数据。以键值对的方式存储，用于存储文件的相关信息。
各大存储系统的对比
话说没有对比就没有伤害，fastdfs也不是万能的，需要根据业务来选择适合的存储系统。
| 存储系统 | 适合存储的文件类型 | 文件分布情况 | 系统性能 | 复杂度 | FUSE(用户文件系统) | POSIX() | 备份机制 | 通讯协议接口 | 社区情况 | 实现语言 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FastDFS | 4KB至500MB | 将小文件合并存储 | 很高 | 简单 | 不支持 | 不支持 | 组内冗余备份 | HTTP API | 国内用户 | C |
| TFS | 所有文件 | 小文件合并以块组织分片 | - | 复杂 | 不支持 | 不支持 | 块存储多份,主辅灾备 | HTTP API | 少 | C++ |
| MFS | 大于64K | 分片存储 | Master节点占用内存较高 | - | 支持 | 支持 | 多点备份,动态冗余 | 使用FUSE挂载 | 较多 | Perl |
| HDFS | 大文件 | 大文件分片块存储 | - | 简单 | 支持 | 支持 | 多副本 | 原生API | 较多 | Java |
| Ceph | 对象大文件 | OSD一主多从 | - | 复杂 | 支持 | 支持 | 多副本 | 原生API | 较少 | C++ |
| MogileFS | 海量小图片 | - | 高 | 复杂 | 支持 | 不支持 | 动态冗余 | 原生API | 文档少 | Perl |
| ClusterFS | 大文件 | - | - | 简单 | 支持 | 支持 | - | - | 多 | C |
GitHub项目主页： https://github.com/happyfish200/fastdfs
FastDFS客户端与服务器端交互原理
FastDFS+Nginx整合
架构图
安装FastDFS
mkdir /source cd /source yum install -y gcc gcc-c++ make cmake wget libevent wget https://github.com/happyfish200/libfastcommon/archive/V1.0.35.tar.gz wget https://github.com/happyfish200/fastdfs/archive/V5.10.tar.gz tar -zxvf V1.0.35.tar.gz tar -zxvf V5.10.tar.gz cd libfastcommon-1.0.35 ./make.sh ./make.sh install ln -s /usr/lib64/libfastcommon.so /usr/local/lib/libfastcommon.so cd ../ cd fastdfs-5.10/ ./make.sh ./make.sh install cd ../ rm -rf libfastcommon-1.0.35 rm -rf fastdfs-5.10 cp /etc/fdfs/tracker.conf.sample /etc/fdfs/tracker.conf cp /etc/fdfs/storage.conf.sample /etc/fdfs/storage.conf cp /etc/fdfs/client.conf.sample /etc/fdfs/client.conf mkdir -p /data/fdfs/tracker mkdir -p /data/fdfs/storage ln -s /usr/bin/stop.sh /usr/local/bin/stop.sh ln -s /usr/bin/restart.sh /usr/local/bin/restart.sh
修改配置文件
修改跟踪器配置文件：
base_path=/data/fdfs/tracker
修改存储器配置文件：
base_path=/data/fdfs/storage store_path0=/data/fdfs/storage tracker_server=192.168.80.3:22122
修改客户端配置文件：
base_path=/data/fdfs/client tracker_server=192.168.80.3:22122
启动
/etc/init.d/fdfs_trackerd start /etc/init.d/fdfs_storaged start
netstat -tunlap | grep :22122 tcp 0 0 0.0.0.0:22122 0.0.0.0:* LISTEN 7247/fdfs_trackerd tcp 0 0 192.168.80.3:22122 192.168.80.3:39318 ESTABLISHED 7247/fdfs_trackerd tcp 0 0 192.168.80.3:39318 192.168.80.3:22122 ESTABLISHED 7444/fdfs_storaged
启动后要查看状态, 出现 active (exited) 字样可以尝试重启服务。
测试
/usr/bin/fdfs_upload_file /etc/fdfs/client.conf /source/FastDFS_v5.05.tar.gz group1/M00/00/00/wKhQA1ysjSGAPjXbAAVFOL7FJU4.tar.gz
文件存储在：
ll /data/fdfs/storage/data/00/00/wKhQA1ysjSGAPjXbAAVFOL7FJU4.tar.gz
安装Nginx并配置模块
# 安装Nginx需要的pcre（Perl兼容正则表达式）库，允许Nginx使用rewrite模块提供URL重写功能。 yum install pcre pcre-devel perl-ExtUtils-Embed -y # 安装openssl-devel，允许Nginx提供HTTPS服务。 yum install openssl-devel -y # 下载软件包 cd /source wget http://59.80.44.46/nginx.org/download/nginx-1.14.2.tar.gz wget http://nchc.dl.sourceforge.net/project/fastdfs/FastDFS%20Nginx%20Module%20Source%20Code/fastdfs-nginx-module_v1.16.tar.gz # 解压软件包 tar xvf nginx-1.14.2.tar.gz tar xvf fastdfs-nginx-module_v1.16.tar.gz # 创建必要的软连接 ln -s /usr/include/fastdfs/ /usr/local/include/fastdfs ln -s /usr/include/fastcommon/ /usr/local/include/fastcommon cp FastDFS/conf/http.conf /etc/fdfs/ cp FastDFS/conf/mime.types /etc/fdfs/ cp fastdfs-nginx-module/src/mod_fastdfs.conf /etc/fdfs/ mkdir -p /data/fdfs/fastdfs-nginx-module
修改配置文件 /etc/fdfs/mod_fastdfs.conf :
connect_timeout=10 base_path=/data/fdfs/fastdfs-nginx-module # 配置服务器的地址 tracker_server=192.168.80.3:22122 url_have_group_name = true store_path0=/data/fdfs/storage
mkdir /applications mkdir /tmp/nginx useradd nginx -s /sbin/nologin -M cd nginx-1.14.2 ./configure \ --user=nginx \ --group=nginx \ --prefix=/applications/nginx-1.14.2 \ --with-http_ssl_module \ --with-http_gzip_static_module \ --http-client-body-temp-path=/tmp/nginx/client \ --http-proxy-temp-path=/tmp/nginx/proxy \ --http-fastcgi-temp-path=/tmp/nginx/cgi \ --with-poll_module \ --with-file-aio \ --with-http_realip_module \ --with-http_addition_module \ --with-http_random_index_module \ --with-pcre \ --with-http_stub_status_module \ --with-stream \ --add-module=/source/fastdfs-nginx-module/src make make install ln -s /applications/nginx-1.14.2/ /applications/nginx chown -R nginx.nginx /applications/nginx chown -R nginx.nginx /applications/nginx-1.14.2/ chown -R nginx.nginx /tmp/nginx/
修改配置文件 /applications/nginx/conf/nginx.conf , 在http区块添加：
server {
listen 8000;
server_name media;
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
# 拦截文件请求，转发到下面的模块
location ~/group[0-9] {
ngx_fastdfs_module;
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
}测试配置文件正确性并启动：
/applications/nginx/sbin/nginx -t /applications/nginx/sbin/nginx
删除临时文件：
rm -rf FastDFS rm -rf fastdfs-nginx-module rm -rf libfastcommon-1.0.35 rm -rf nginx-1.14.2
测试Nginx文件下载功能, 在浏览器输入： http://192.168.80.3:8000/group1/M00/00/00/wKhQA1ysjSGAPjXbAAVFOL7FJU4.tar.gz
一个nginx只能访问一个storage服务器的数据，所以多个storage服务器要配置多个nginx，然后将nginx按照请求路径中的组id(groupid)进行路由。
简单的启动停止服务的脚本：
# start-service # usage: ./start-service echo "============================================Sync datetime===========================================" ntpdate time7.aliyun.com echo "===========================================Getting status===========================================" /etc/init.d/fdfs_trackerd status /etc/init.d/fdfs_storaged status echo "==========================================Starting service==========================================" /etc/init.d/fdfs_storaged start /etc/init.d/fdfs_trackerd start echo "===========================================Getting status===========================================" /etc/init.d/fdfs_trackerd status /etc/init.d/fdfs_storaged status echo "=========================================Testing config file========================================" /applications/nginx/sbin/nginx -t echo "=========================================Starting web server========================================" /applications/nginx/sbin/nginx echo "=======================================Getting network status=======================================" sleep 5s netstat -tunlap | grep :22122 netstat -tunlap | grep :8000
# stop-service # usage: ./stop-service echo "===========================================Getting status===========================================" /etc/init.d/fdfs_trackerd status /etc/init.d/fdfs_storaged status echo "==========================================Stopping service==========================================" /etc/init.d/fdfs_storaged stop /etc/init.d/fdfs_trackerd stop echo "========================================Stopping web server=========================================" kill `cat /applications/nginx/logs/nginx.pid` echo "===========================================Getting status===========================================" /etc/init.d/fdfs_trackerd status /etc/init.d/fdfs_storaged status echo "=======================================Getting network status=======================================" sleep 5s netstat -tunlap | grep :22122 netstat -tunlap | grep :8000
基于Token的防盗链实现
FastDFS内置使用Token的方式实现防盗链，Token是带有时效性的，Token中包含了文件id、时间戳ts和token。在FastDFS中使用URL带上ts和token的方式请求资源。在FastDFS中提供了生成Token的算法，扩展模块会对Token进行验证。由于Token的生成和校验都在服务器端，因此不会存在安全性问题。链接示例：
http://192.168.1.15:8080/group1/M01/01/01/wKgBD01c15nvKU1cAABAOeCdFS466570.c?token=b32cd06a53dea4376e43d71cc882f9cb&ts=1297930137
在 /etc/fdfs/http.conf 中修改：
# 开启Token校验 http.anti_steal.check_token=true # Token的声明周期为240秒 http.anti_steal.token_ttl=240 # 加密字符串，可以使用 openssl rand -base64 64 生成 http.anti_steal.secret_key=2scPwMPctXhbLVOYB0jyuyQzytOofmFCBIYe65n56PPYVWrntxzLIDbPdvDDLJM8QHhKxSGWTcr+9VdG3yptkw # Token校验失败的时候返回的图片 http.anti_steal.token_check_fail=/data/fdfs/error.svg
使用Java客户端验证：
将客户端安装到本地仓库：
git clone https://github.com/happyfish200/fastdfs-client-java.git cd fastdfs-client-java mvn clean install
使用Maven创建一个普通的项目，在POM文件中添加依赖：
org.csource fastdfs-client-java 1.27-SNAPSHOT
在resources目录下创建FastDFS配置文件 fastdfs-client.properties :
fastdfs.connect_timeout_in_seconds = 5 fastdfs.network_timeout_in_seconds = 30 fastdfs.charset = UTF-8 fastdfs.http_anti_steal_token = true fastdfs.http_secret_key = 2scPwMPctXhbLVOYB0jyuyQzytOofmFCBIYe65n56PPYVWrntxzLIDbPdvDDLJM8QHhKxSGWTcr+9VdG3yptkw fastdfs.http_tracker_http_port = 8080 fastdfs.tracker_servers = 192.168.80.3:22122
创建 com.bluemiaomiao.Demo.java 类文件：
package com.bluemiaomiao;
import org.csource.common.MyException;
import org.csource.fastdfs.ClientGlobal;
import org.csource.fastdfs.ProtoCommon;
import java.io.IOException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Properties;
public class Demo {
public static void main(String[] args) throws IOException, MyException, NoSuchAlgorithmException {
// 加载配置文件
Properties prop = new Properties();
prop.load(Demo.class.getResourceAsStream("/fastdfs-client.properties"));
ClientGlobal.initByProperties(prop);
// 显示初始化配置信息
System.out.println(ClientGlobal.configInfo());
// 使用文件上传工具返回的地址，一般情况下保存在数据库中
String remoteFileName = "group1/M00/00/00/wKhQA1ysjSGAPjXbAAVFOL7FJU4.tar.gz";
// 获取当前时间戳
int ts = (int)(System.currentTimeMillis()/1000);
// 获取Token, 传入的文件ID不要含有分组信息
String token = ProtoCommon.getToken("M00/00/00/wKhQA1ysjSGAPjXbAAVFOL7FJU4.tar.gz", ts, prop.getProperty("fastdfs.http_secret_key"));
// 使用浏览器访问返回的URL
System.out.println("http://192.168.80.3:8000/" + remoteFileName + "?token=" + token + "&ts=" + ts);
}
}如果访问时显示防盗链图片，可能是测试客户端与服务器之间的之间有一定差距，两个主机之间不能有分钟级别的差距，可以使用如下方法同步服务器：
# 安装同步时间服务器的客户端, Windows系统也需要与该服务器同步 # 控制面板->时钟和区域->设置日期和时间->Internet时间->更改设置 yum install ntpdate ntpdate time7.aliyun.com
整合FastDHT实现数据去重
FastDHT是分布式哈希系统（DHT），使用BerkeleyDB做数据存储，使用libevent做网络IO处理。依赖于libfastcommon组件。
下载
去Oracle官方网站下载 Berkeley DB 数据库，去Fastdfs的GitHub主页下载FastDHT的源码包。由于之前已经安装过linevent和libfastcommon，因此只需要安装数据库和FastDHT即可。
安装配置数据库与FastDHT
tar -xvf db-6.2.23.tar.gz cd db-6.2.23/build_unix/ ../dist/configure --prefix=/applications/db-6.2.23 cd ../../ rm -rf db-6.2.23 unzip fastdht-master.zip cd fastdht-master vim make.sh
修改第27行代码：
CFLAGS='-Wall -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_GNU_SOURCE -I /applications/db-6.2.23/include/ -L /applications/db-6.2.23/lib/'
-I ： 指定数据库提供的头文件目录
-L ： 指定数据库提供的库文件目录
./make.sh ./make.sh install cd ../ rm -rf fastdht-master
配置
mkdir /data/fdht
修改 /etc/fdht/fdht_client.conf 内容：
base_path=/data/fdht #include /etc/fdht/fdht_servers.conf
修改 /etc/fdht/fdht_servers.conf 内容：
group0 = 192.168.80.3:11411
修改 /etc/fdht/fdhtd.conf 内容：
base_path=/data/fdht #include /etc/fdht/fdht_servers.conf
修改 /etc/fdfs/storage.conf 内容：
check_file_duplicate=1 key_namespace=FastDFS keep_alive=1 #include /etc/fdht/fdht_servers.conf
主要需要包含服务器端配置文件。
ln -s /applications/db-6.2.23/lib/libdb-6.2.so /usr/lib/libdb-6.2.so ln -s /applications/db-6.2.23/lib/libdb-6.2.so /usr/lib64/libdb-6.2.so
启动并测试
fdhtd /etc/fdht/fdhtd.conf
重启使用：
fdhtd /etc/fdht/fdhtd.conf restart
查看结果：
netstat -tunlap | grep :11411 tcp 0 0 0.0.0.0:11411 0.0.0.0:* LISTEN 20605/fdhtd
由于安装FastDHT的时候关闭了FastDFS，因此需要启动FastDFS
./start-service
修改之前的 start-service 脚本, 在启动tracker和storage服务之前添加：
fdhtd /etc/fdht/fdhtd.conf
在查看tracker和ngixn网络状态之前添加：
netstat -tunlap | grep :11411
测试：
fdfs_upload_file /etc/fdfs/client.conf /source/db-6.2.23.tar.gz group1/M00/00/00/wKhQA1yu2L6APTk-AqQOLABfhaQ.tar.gz fdfs_upload_file /etc/fdfs/client.conf /source/db-6.2.23.tar.gz group1/M00/00/00/wKhQA1yu2MKAOmIiAqQOLHUWXfw.tar.gz ll /data/fdfs/storage/data/00/00/ total 45268 -rw-r--r-- 1 root root 44305964 Apr 11 14:03 wKhQA1yu2L6AM0aiAqQOLKFBFuc.tar.gz lrwxrwxrwx 1 root root 64 Apr 11 14:03 wKhQA1yu2L6APTk-AqQOLABfhaQ.tar.gz -> /data/fdfs/storage/data/00/00/wKhQA1yu2L6AM0aiAqQOLKFBFuc.tar.gz lrwxrwxrwx 1 root root 64 Apr 11 14:03 wKhQA1yu2MKAOmIiAqQOLHUWXfw.tar.gz -> /data/fdfs/storage/data/00/00/wKhQA1yu2L6AM0aiAqQOLKFBFuc.tar.gz
自定义 fastdfs-spring-boot-starter
为了快速构建SpringBoot项目，我们可以自定义一个场景启动器来解决。详细信息： https://github.com/bluemiaomiao/fastdfs-spring-boot-starter .
下面使用SpringBoot构建一个示例项目:
添加依赖：
com.bluemiaomiao fastdfs-spring-boot-starter 1.0-SNAPSHOT
在主配置类中添加注解：
@EnableFastdfsClient
@SpringBootApplication
public class DemoApplication {
@Autowired
private FastdfsClientService fastdfsClientService;
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
}
}此时将会自动初始化好全局客户端。
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持创新互联。
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