FastDFS介绍

1、背景

FastDFS是一款开源的、分布式文件系统（Distributed File System），由淘宝开发平台部资深架构师余庆开发。该开源项目的主页是 http://code.google.com/p/fastdfs 。可以通过fastdfs.sourceforge.NET 下载。FastDFS论坛是 http://www.csource.org ，目前是指向 ChinaUnix 开源项目孵化平台的一个板块 FastDFS，网址为 bbs.chinaunix.Net/forum-240-1.html 。

2、FastDFS概述

FastDFS是一款开源的轻量级分布式文件系统
–纯C实现，支持Linux、FreeBSD等UNIX系统
–类google FS，不是通用的文件系统，只能通过专有API访问，目前提供了C、Java和PHP API
–为互联网应用量身定做，解决大容量文件存储问题，追求高性能和高扩展性
–FastDFS可以看做是基于文件的key value pair存储系统，称作分布式文件存储服务更为合适

3、FastDFS提供的功能

• .upload：上传普通文件，包括主文件
• .upload_appender：上传appender文件，后续可以对其进行append操作
• .upload_slave：上传从文件
• .download：下载文件
• .delete：删除文件
• .append：从已有文件中追加内容
• .set_metadata：设置文件附加属性
• .get_metadata：获取文件附加属性

3、FastDFS的特点

• 分组存储，灵活简洁
• 对等结构，不存在单点
• 文件ID由FastDFS生成，作为文件访问凭证。FastDFS不需要传统的name server
• 和流行的web server无缝衔接，FastDFS已提供apache和nginx扩展模块
• 大、中、小文件均可以很好支持，支持海量小文件存储
• 支持多块磁盘，支持单盘数据恢复
• 支持相同文件内容只保存一份，节省存储空间
• 存储服务器上可以保存文件附加属性
• 下载文件支持多线程方式，支持断点续传

4、FastDFS架构

 

 

首先客户端 client 发起对 FastDFS 的文件传输动作，是通过连接到某一台 Tracker Server 的指定端口来实现的，Tracker Server 根据目前已掌握的信息，来决定选择哪一台 Storage Server ，然后将这个Storage Server 的地址等信息返回给 client，然后 client 再通过这些信息连接到这台 Storage Server，将要上传的文件传送到给 Storage Server上。

• 只有两个角色，tracker server和storage server，不需要存储文件索引信息
• 所有服务器都是对等的，不存在Master-Slave关系
• 存储服务器采用分组方式，同组内存储服务器上的文件完全相同
• 不同组的storage server之间不会相互通信
• 由storage server主动向tracker server报告状态信息，tracker server之间通常不会相互通信

 

1. client询问tracker上传到storage
2. tracker返回一台可用的storage
3. client直接和storage通信完成文件上传，storage返回文件ID

 

1. client询问tracker可以下载指定文件的storage，参数为文件ID（组名和文件名）
2. tracker返回一台可用的storage
3. client直接和storage通信完成文件下载

5、FastDFS如何做到无索引服务器

• 上传文件时，文件ID由storage server生成返回给client
• 文件ID包含了组名和文件名，storage server可以根据该ID定位到文件
• 文件ID示例：
• 
• 文件名采用Base64编码，字段包括　　　　
  1. 源storage server IP地址　
  2. 文件创建时间
  3. 文件大小
  4. 文件CRC32校验码
  5. 随机数
  6. 文件名后面多的16个字节，包含了信息存放到的trunk file ID、文件偏移量、占用的空间大小

6、FastDFS同步机制

• 采用binlog文件记录文件上传、删除等操作，根据binlog进行文件同步
• binlog中只记录文件名，不记录文件内容
• 增量同步方式，记录已同步的位置到.mark文件中
• 同组内的storage server之间是对等的，文件上传、删除等操作可以在任意一台storage server上进行
• 文件同步只在同组内的storage server之间进行，采用push方式，即源头服务器同步给目标服务器

6、FastDFS如何解决同步延迟问题

• storage生成的文件名中，包含源头storage IP地址和文件创建时间戳
• 源头storage定时向tracker报告同步情况，包括向目标服务器同步到的文件时间戳
• tracker收到storage的同步报告后，找出该组内每台storage被同步到的时间戳（取最小值），作为storage属性保存到内存中

7、下载文件选择storage的方法

client询问tracker有哪些storage可以下载指定文件时，tracker返回满足如下四个条件之一的storage：

• (当前时间 -文件创建时间戳) > 同步延迟阀值（如一天）
• 文件创建时间戳 < Storage被同步到的时间戳
• 文件创建时间戳 == Storage被同步到的时间戳 且(当前时间 -文件创建时间戳) > 文件同步最大时间（如5分钟）
• 该文件上传到的源头storage

8、以HTTP方式下载文件

• FastDFS分组存储方式，为HTTP方式下载提供了便利
• FastDFS支持HTTP方式下载文件，不建议使用内置web server，推荐使用外部web server，如果apache或nginx
• 因为需要解决文件同步延迟的问题，因此在apache和nginx上需要使用FastDFS扩展模块。尤其是V3.x引入小文件合并存储后，必须使用扩展模块来读取文件

8、FastDFS扩展模块作用

• 使用扩展模块来解决文件同步延迟问题
• 在每台storage server上部署web server，直接对外提供HTTP服务
• tracker server上不需要部署web server
• 如果请求文件在当前storage上不存在，通过文件ID反解出院storage，直接请求源storage
• 目前已提供apache和nginx扩展模块
• FastDFS扩展模块不依赖于FastDFS server，可以独立存在

8、FastDFS扩展模块特性

• 仅支持HTTP HEAD和GET
• 支持token方式的防盗链（缺省是关闭的）ts：生成token的时间（unix时间戳）；token：32位token字符串（md5签名）
• 支持指定保存的缺省文件名，URL参数名为filename
• 支持断点续传

9、FastDFS推荐的部署方案

• 文件上传和删除等操作：使用FastDFS client API，目前提供了C、PHP extension和Java的client API
• 文件下载采用HTTP方式：使用nginx或者apache扩展模块，不推荐使用FastDFS内置的web server
• 不要做RAID，直接挂载单盘，每个硬盘作为一个mount point

10、最大并发连接数设置

• 参数名：max_connections
• 缺省值：256
• 说明：FastDFS采用预先分配好buffer队列的做法，分配的内存大小为：max_connections*buff_size,因此不建议配置的过大，避免无谓内存开销

11、工作线程数设置

• 参数名： work_threads
• 缺省值：4
• 说明：为了避免CPU上下文切换的开销，以及不必要的资源消耗，不建议将本参数设置得过大。为了发挥出多个CPU的效能，系统中的线程数总和，应等于CPU总数。
• 对于tracker server，公式为：work_threads + 1 = CPU数
• 对于storage，公式为：work_threads + 1 + (disk_reader_threads + disk_writer_threads) * store_path_count = CPU数

11、storage目录数设置

• 参数名：subdir_count_per_path
• 缺省值：256
• 说明：FastDFS采用二级目录的做法，目录会在FastDFS初始化时自动创建。存储海量小文件，打开了trunk存储方式的情况下，建议将本参数适当改小，比如设置为32，此时存放文件的目录数为32*32=1024。加入trunk文件大小采用缺省值64MB，磁盘空间为2TB，name每个目录下存放2TB/1024大小文件。每个目录下存放trunk文件数均值再除以64MB

 

12、storage磁盘读写线程设置

• disk_rw_separated：磁盘读写是否分离
• disk_reader_threads：单个磁盘读线程数
• disk_writer_threads：单个磁盘写线程数
• 如果磁盘读写混合，单个磁盘读写线程数为读线程数和写线程数之和
• 对于单盘挂载方式，磁盘读写线程分别设置为1即可
• 如果磁盘做了RAID，那么需要酌情加大读写线程数，这样才能最大程度地发挥磁盘性能

12、storage同步延迟相关设置

• sync_binlog_buff_interval：将binlog buffer写入磁盘的时间间隔，取值大于0，缺省值为60s
• sync_wait_msec：如果没有需要同步的文件，对binlog进行轮询的时间间隔，取值大于0，缺省值为100ms
• sync_interval：同步完一个文件后，休眠的毫秒数，缺省值为0
• 为了缩短文件同步时间，可以将上述3个参数适当调小即可

 

FastDFS 是包括一组 Tracker Server 和 Storage Server 的。Tracker Server 与 Storage Server 之间不直接通信，其基本的信息由配置文件在系统启动加载时获知。多台 Tracker Server 之间保证了 Tracker 的分布式，Tracker Server 之间是对等的，防止了单点故障。 Storage Server 是分成多个 Group，每个 Group 中的Storage 都是互相备份的，也就是说，如果 Group1 有 Storage1、Storage2、Storage3，其容量分别是100GB、100GB、100GB，那么 Group1 的存储能力是 100GB，而不是 300GB，这就是互相备份的意思。进一步说，整个 Group 的存储能力由该组中该储能力最小的 Storage 决定。多个 Group 之间的存储方式，可以采用 round robin（轮训）、load balanced（负载均衡）或指定 Group 的方式。另一点相对于MS（Master-Slave）模式的优势，就是 Tracker Server 与 Master 是决然不同的，不仅 master 有上面可能提到的单点故障问题，而且 client 与 master 之间可能会出现瓶颈。但 FastDFS 架构中，Tracker Server 不会称为系统瓶颈，数据最终是与一个 available 的 Storage Server 进行传输的。