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分布式文件系统 fastDFS研究

程序员文章站 2022-06-16 20:16:50
...

文件太多如何高效存储?用户访问量大如何保证下载速度?
分布式文件系统解决了海量文件存储及传输访问的瓶颈问题,对海量视频的管理、对海量图片的管理等。

什么是文件系统
文件系统是负责管理和存储文件的系统软件,它是操作系统和硬件驱动之间的桥梁,操作系统通过文件系统提供的接口去存取文件,用户通过操作系统访问磁盘上的文件

什么是分布式文件系统
分布式文件系统是面对互联网的需求而产生,互联网时代对海量数据如何存储?靠简单的增加硬盘的个数已经满足不了我们的要求,因为硬盘传输速度有限但是数据在急剧增长,另外我们还要要做好数据备份、数据安全等。
采用分布式文件系统可以将多个地点的文件系统通过网络连接起来,组成一个文件系统网络,结点之间通过网络进行通信,一台文件系统的存储和传输能力有限,我们让文件在多台计算机上存储,通过多台计算共同传输

好处:
1、一台计算机的文件系统处理能力扩充到多台计算机同时处理。
2、一台计算机挂了还有另外副本计算机提供数据。
3、每台计算机可以放在不同的地域,这样用户就可以就近访问,提高访问速度。

fastDFS介绍
FastDFS是用c语言编写的一款开源的分布式文件系统
FastDFS专为互联网量身定制,充分考虑了冗余备份、负载均衡、线性扩容等机制,并注重高可用、高性能等指标,使用FastDFS很容易搭建一套高性能的文件服务器集群提供文件上传、下载等服务。

为什么要使用fastDFS呢?
通用的分布式文件系统的优点的是开发体验好,但是系统复杂性高、性能一般,而专用的分布式文件系统虽然开发体验性差,但是系统复杂性低并且性能高。fastDFS非常适合存储图片等那些小文件,fastDFS不对文件进行分块,所以它就没有分块合并的开销,fastDFS网络通信采用socket,通信速度很快。

fastDFS架构
FastDFS架构包括 Tracker server和Storageserver。客户端请求Tracker server进行文件上传、下载,通过Tracker
server调度最终由Storage server完成文件上传和下载。
分布式文件系统 fastDFS研究
1)Tracker
Tracker Server作用是负载均衡和调度,通过Tracker server在文件上传时可以根据一些策略找到Storage server提
供文件上传服务。可以将tracker称为追踪服务器或调度服务器。
FastDFS集群中的Tracker server可以有多台,Tracker server之间是相互平等关系同时提供服务,Tracker server
不存在单点故障。客户端请求Tracker server采用轮询方式,如果请求的tracker无法提供服务则换另一个tracker。
2)Storage
Storage Server作用是文件存储,客户端上传的文件最终存储在Storage服务器上,Storage server没有实现自己
的文件系统而是使用操作系统的文件系统来管理文件。可以将storage称为存储服务器。
Storage集群采用了分组存储方式。storage集群由一个或多个组构成,集群存储总容量为集群中所有组的存储容
量之和。一个组由一台或多台存储服务器组成,组内的Storage server之间是平等关系,不同组的Storage server
之间不会相互通信,同组内的Storage server之间会相互连接进行文件同步,从而保证同组内每个storage上的文件
完全一致的。一个组的存储容量为该组内的存储服务器容量最小的那个,由此可见组内存储服务器的软硬件配置最
好是一致的。
3)Storage状态收集
Storage server会连接集群中所有的Tracker server,定时向他们报告自己的状态,包括磁盘剩余空间、文件同步
状况、文件上传下载次数等统计信息。
分布式文件系统 fastDFS研究
客户端上传文件后存储服务器将文件ID返回给客户端,此文件ID用于以后访问该文件的索引信息。文件索引信息
包括:组名,虚拟磁盘路径,数据两级目录,文件名。
分布式文件系统 fastDFS研究
1.组名:文件上传后所在的storage组名称,在文件上传成功后有storage服务器返回,需要客户端自行保存。
2.虚拟磁盘路径:storage配置的虚拟路径,与磁盘选项store_path*对应。如果配置了store_path0则是M00,如果配置了store_path1则是 M01,以此类推。
3.数据两级目录:storage服务器在每个虚拟磁盘路径下创建的两级目录,用于存储数据文件。
4.文件名:与文件上传时不同。是由存储服务器根据特定信息生成,文件名包含:源存储服务器IP地址、文件创
建时间戳、文件大小、随机数和文件拓展名等信息。

分布式文件系统 fastDFS研究
tracker根据请求的文件路径即文件ID 来快速定义文件。
1.通过组名tracker能够很快的定位到客户端需要访问的存储服务器组是group1,并选择合适的存储服务器提供客
户端访问。
2.存储服务器根据“文件存储虚拟磁盘路径”和“数据文件两级目录”可以很快定位到文件所在目录,并根据文件名找到
客户端需要访问的文件。

文件上传下载测试
1)创建maven工程
pom.xml

<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring‐boot‐starter‐parent</artifactId>
<version>1.5.9.RELEASE</version>
</parent>
<groupId>com.xuecheng</groupId>
<artifactId>test‐fastDSF</artifactId>
<version>1.0‐SNAPSHOT</version>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring‐boot‐starter‐web</artifactId>
</dependency>
<!‐‐ https://mvnrepository.com/artifact/net.oschina.zcx7878/fastdfs‐client‐java ‐‐>
<dependency>
<groupId>net.oschina.zcx7878</groupId>
<artifactId>fastdfs‐client‐java</artifactId>
<version>1.27.0.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring‐boot‐starter‐test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons‐io</artifactId>
<version>1.3.2</version>
</dependency>
</dependencies>
  1. 配置 文件
    在classpath:config下创建fastdfs-client.properties文件
fastdfs.connect_timeout_in_seconds = 5 #http连接超时时间
fastdfs.network_timeout_in_seconds = 30 #tracker与storage网络通信超时时间
fastdfs.charset = UTF‐8 #字符编码
fastdfs.tracker_servers = 192.168.101.64:22122 #tracker服务器地址,多个地址中间用英文逗号分隔

文件上传

//上传文件
@Test
public void testUpload() {
try {
//加载配置文件
ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs‐client.properties");
//创建客户端
TrackerClient tc = new TrackerClient();
//连接tracker Server
TrackerServer ts = tc.getConnection();
if (ts == null) {
System.out.println("getConnection return null");
return;
}
//获取一个storage server
StorageServer ss = tc.getStoreStorage(ts);
if (ss == null) {
System.out.println("getStoreStorage return null");
}
//创建一个storage存储客户端
StorageClient1 sc1 = new StorageClient1(ts, ss);
NameValuePair[] meta_list = null; //new NameValuePair[0];
String item = "C:\\Users\\admin\\Desktop\\1.png";
String fileid;
//上传文件
//上传本地文件才直接用文件路径,一般参数为MultipartFile,则这里第一个参数要传文件的字节数组,使用file.getBytes()方法,然后获取文件的原始名称作为第二个参数
fileid = sc1.upload_file1(item, "png", meta_list);//第一个参数为文件路径,第二个参数为文件名称,第三个参数为文件的元信息(可以直接传null)
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}

文件下载

//下载文件
@Test
public void testDownloadFile() throws IOException, MyException {
//加载配置文件
ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs‐client.properties");
//创建客户端
TrackerClient tc = new TrackerClient();
//连接tracker Server
TrackerServer ts = tc.getConnection();
if (ts == null) {
System.out.println("getConnection return null");
return;
}
//获取一个storage server
StorageServer ss = tc.getStoreStorage(ts);
if (ss == null) {
System.out.println("getStoreStorage return null");
}
//创建一个storage存储客户端
StorageClient1 sc1 = new StorageClient1(ts, ss);
//下载文件
byte[] result = storageClient1.download_file1("group1/M00/00/01/wKhlQFrKBSOAW5AWAALcAg10vf4862.png");//参数为文件id
File file = new File("d:/1.png");
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(file);
fileOutputStream.write(result);//使用输出流写文件
fileOutputStream.close();
}

文件查询

//查询文件
@Test
public void testQueryFile() throws IOException, MyException {
//加载配置文件
ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs‐client.properties");
//创建客户端
TrackerClient tc = new TrackerClient();
//连接tracker Server
TrackerServer ts = tc.getConnection();
if (ts == null) {
System.out.println("getConnection return null");
return;
}
//获取一个storage server
StorageServer ss = tc.getStoreStorage(ts);
if (ss == null) {
System.out.println("getStoreStorage return null");
}
//创建一个storage存储客户端
StorageClient1 sc1 = new StorageClient1(ts, ss);
//查询文件信息
FileInfo fileInfo = storageClient.query_file_info("group1","M00/00/01/wKhlQFrKBSOAW5AWAALcAg10vf4862.png");
System.out.println(fileInfo);
}

上传,下载和查询的代码前面部分都是一样的,可以抽取成公共函数