Java高级架构之FastDFS分布式文件集群-创新互联
本文是第一篇!
第二篇,《SpringBoot集成FastDFS+Nginx整合基于Token的防盗链》https://blog.51cto.com/xvjunjie/2381361
第三篇,《FastDFS的HA架构多Group多Storage多Tracker结合SpringBoot》https://blog.51cto.com/xvjunjie/2445770
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: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 ../
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
mkdir -p /data/fdfs/client
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-5.10/conf/http.conf /etc/fdfs/
cp fastdfs-5.10/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-5.10
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
make -j
make install
echo '/applications/db-6.2.23/lib/' >> /etc/ld.so.conf
ldconfig
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。
另外有需要云服务器可以了解下创新互联scvps.cn,海内外云服务器15元起步,三天无理由+7*72小时售后在线,公司持有idc许可证,提供“云服务器、裸金属服务器、高防服务器、香港服务器、美国服务器、虚拟主机、免备案服务器”等云主机租用服务以及企业上云的综合解决方案,具有“安全稳定、简单易用、服务可用性高、性价比高”等特点与优势,专为企业上云打造定制,能够满足用户丰富、多元化的应用场景需求。
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