Java高级架构之FastDFS分布式文件集群详解

fastdfs简介

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：

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/happyfish100/libfastcommon/archive/v1.0.35.tar.gz
wget https://github.com/happyfish100/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/happyfish100/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：

<dependencies>
  <dependency>
    <groupid>org.csource</groupid>
    <artifactid>fastdfs-client-java</artifactid>
    <version>1.27-snapshot</version>
  </dependency>
</dependencies>

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： .

下面使用springboot构建一个示例项目:

添加依赖：

<dependency>
  <groupid>com.bluemiaomiao</groupid>
  <artifactid>fastdfs-spring-boot-starter</artifactid>
  <version>1.0-snapshot</version>
</dependency>

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。