什么是分布式文件系统
文件系统管理的物理存储资源不一定直接连接在本地节点上，而是通过计算机网络与节点相连。分布式文件系统的设计基于客户机/服务器模式。
一个典型的网络可能包含多个供多用户访问的服务器。另外，对等特性允许一些系统扮演客户机和服务器的双重角色。
技术应用场景
文件太多如何高效存储？用户访问量大如何保证下载速度？
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，节点之间通过网络进行通信，一个文件系统的存储和传输能力有限，让文件在多台计算机上存储，通过多台计算机共同传输。
主流的分布式文件系统
- NFS：一个映射关系文件系统，大学机房文件共享一般使用。
- GFS：google出品，文件分块存储到不同数据节点，有容错，备份，主从
- HDFS: hadpoo中常用，类似GFS
分布式文件服务提供商
- 阿里OSS
- 七牛云存储
- 百度云存储
fastDFS
fastDFS由C语言编写，由淘宝资深架构师余庆编写并开源。fastDFS专为互联网打造，充分考虑冗余备份，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。
上述的通过分布式文件系统，虽然开发体验好，但是系统复杂性高，性能一般。fastDFS非常适合存储图片等小文件，fastDFS不对文件进行分块，所以没有分块合并的开销，fastDFS网络通信采用socket，通信速度快。
fastDFS工作原理
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
Storageserver完成文件上传和下载。
图一.png
- 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Storageserver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之间时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。
- Storage
Storage Server作用时文件存储，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。可将storage称为存储服务器。
Storage集群采用了分组存储方式。stroage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之间时平等关系，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，从而保证同组每个storage 上的文件完全一致的。一个组的存储容量为该组内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。
采用分组存储方式的好处是灵活、可控性较强．比如上传文件时，可以由客户端直接指定上传到的组也可以由tracker进行调度选择。一个分组的存储服务器访问压力较大时，可以在该组增加存储服务器来扩充服务能力（纵向扩容）。当系统容量不足时，可以增加组来扩充存储容量（横向扩容）。
- 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。
文件上传流程
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。
例如：
group1/M00/02/44/ wkgdre34easfasnfaklfnaf4r8.sh
- 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．
- 虚拟磁盘路径：storage配置的虚拟路径，与磁盘选项sotre path*对应。如果配置了 store_path0 则是 MOO, 如果配置了store _ pathl 则是 M01，以此类推．
- 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．
- 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。
文件下载流程
tracker根据请求的文件路径即文件ID 来快速定义文件。
比如请求下边的文件：
group1/M00/02/44/ wkgdre34easfasnfaklfnaf4r8.sh
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。
下载和安装
下载
tracker和storage使用相同的安装包，fastDFS的下载地址在：https://github.com/happyfish100/FastDFS
此次选择下载：FastDFS_v5.05.tar.gz
FastDFS是C语言开发，建议在linux上运行，此处使用CentOS7作为安装环境。
安装
Tracker配置
fastDFS的配置文件目录 ：/etc/fdfs
主要的配置文件：/etc/fdfs/tracker.conf （tracker配置文件 ）；storage.conf（storage配置文件）
tracker.conf配置内容如下：
端口：port=22122
tracker 基础目录：base_path=/home/fastdfs，tracker在运行时会向此目录存储storage的管理数据。
storage配置
storage.conf配置 内容如下：
组名：group_name=group1
端口：port=23000
向tracker心跳间隔（秒）：heart_beat_interval=30
storage基础目录：base_path=/home/fastdfs
磁盘存储目录：
store_path0=/home/fastdfs/fdfs_storage 此目录下存储上传的文件，在/home/fastdfs/fdfs_storage/data下
store_path1=...
有多个磁盘就定义多个store_path
上报tracker的地址：tracker_server=192.168.101.64:22122
如果有多个tracker则配置多个tracker，比如：
tracker_server=192.168.101.64:22122
tracker_server=192.168.101.65:22122
...
启动停止
fastDFS启动/停止脚本目录：
fdfs_trackerd：tracker脚本，通过此脚本对 tracker进行启动和停止
/usr/bin/fdfs_trackerd /etc/fdfs/tracker.conf restart
fdfs_storaged：storage脚本，通过此脚本对 storage进行启动和停止
/usr/bin/fdfs_storaged /etc/fdfs/storage.conf restart
文件上传下载测试
java版本的fastdfs-client地址在：https://github.com/happyfish100/fastdfs-client-java
- 创建maven工程
- 添加依赖
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring‐boot‐starter‐parent</artifactId>
<version>1.5.9.RELEASE</version>
</parent>
<groupId>cn.itcast.javaee</groupId>
<artifactId>fastdfs</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>
- 配置文件
在classpath:config下创建fastdfs-client.properties文件
fastdfs.connect_timeout_in_seconds = 5
fastdfs.network_timeout_in_seconds = 30
fastdfs.charset = UTF‐8
fastdfs.http_anti_steal_token = false
fastdfs.http_secret_key = FastDFS1234567890
fastdfs.http_tracker_http_port = 80
fastdfs.tracker_servers = 192.168.101.64:22122
文件上传
//上传文件
@Test
public void testUpload() {
try {
ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs‐client.properties");
System.out.println("network_timeout=" + ClientGlobal.g_network_timeout + "ms");
System.out.println("charset=" + ClientGlobal.g_charset);
TrackerClient tc = new TrackerClient();
TrackerServer ts = tc.getConnection();
if (ts == null) {
System.out.println("getConnection return null");
return;
}
StorageServer ss = tc.getStoreStorage(ts);
if (ss == null) {
System.out.println("getStoreStorage return null");
}
StorageClient1 sc1 = new StorageClient1(ts, ss);
NameValuePair[] meta_list = null; //new NameValuePair[0];
String item = "C:\\Users\\admin\\Desktop\\1.png";
String fileid;
fileid = sc1.upload_file1(item, "png", meta_list);
System.out.println("Upload local file " + item + " ok, fileid=" + fileid);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
文件查询
@Test
public void testQueryFile() throws IOException, MyException {
ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs‐client.properties");
TrackerClient tracker = new TrackerClient();
TrackerServer trackerServer = tracker.getConnection();
StorageServer storageServer = null;
StorageClient storageClient = new StorageClient(trackerServer,
storageServer);
FileInfo fileInfo = storageClient.query_file_info("group1",
"M00/00/01/wKhlQFrKBSOAW5AWAALcAg10vf4862.png");
System.out.println(fileInfo);
}
文件下载
//下载文件
@Test
public void testDownloadFile() throws IOException, MyException {
ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs‐client.properties");
TrackerClient tracker = new TrackerClient();
TrackerServer trackerServer = tracker.getConnection();
StorageServer storageServer = null;
StorageClient1 storageClient1 = new StorageClient1(trackerServer,
storageServer);
byte[] result =
storageClient1.download_file1("group1/M00/00/01/wKhlQFrKBSOAW5AWAALcAg10vf4862.png");
File file = new File("d:/1.png");
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(file);
fileOutputStream.write(result);
fileOutputStream.close();
}
文件服务综合案例
在storage server上安装nginx(参考nginx配置fastdfs)
在storage server上安装nginx的目的是对外通过http访问storage server上的文件。
使用nginx的模块FastDFS-nginx-module，它的作用是通过http方式访问storage中的文件，当storage本机没有要找的文件时向源storage主机代理请求文件。
之所以要安装这个nginx的模块是因为，storage提供的下载服务是基于socket，没有http直接访问的。
- 创建模型
public class FileSystem {
private String fileId;
private String filePath;
private long fileSize;
private String fileName;
private String fileType;
public String getFileId() {
return fileId;
}
public String getFilePath() {
return filePath;
}
public long getFileSize() {
return fileSize;
}
public String getFileName() {
return fileName;
}
public String getFileType() {
return fileType;
}
public void setFileId(String fileId) {
this.fileId = fileId;
}
public void setFilePath(String filePath) {
this.filePath = filePath;
}
public void setFileSize(long fileSize) {
this.fileSize = fileSize;
}
public void setFileName(String fileName) {
this.fileName = fileName;
}
public void setFileType(String fileType) {
this.fileType = fileType;
}
}
- 创建控制器
@RestController
@RequestMapping("/fileserver")
public class FileServerController {
@Value("${zq‐fastdfs.upload_location}")
private String upload_location;
@PostMapping("/upload")
@ResponseBody
public FileSystem upload(@RequestParam("file")MultipartFile file){
FileSystem fileSystem = new FileSystem();
try {
ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs‐client.properties");
3)创建application.yml
TrackerClient tracker = new TrackerClient();
TrackerServer trackerServer = tracker.getConnection();
StorageServer storageServer = null;
StorageClient1 client = new StorageClient1(trackerServer, storageServer);
//MultipartFile转成File
String originalFilename = file.getOriginalFilename();//原始文件名
String extension = originalFilename.substring(originalFilename.lastIndexOf("."));//
扩展名
String newFileName = UUID.randomUUID().toString() + extension;
File f = new File(upload_location + newFileName);
file.transferTo(f);
NameValuePair nvp[] = null;
String local_filename = f.getAbsolutePath();
//上传到文件系统
String fileId = client.upload_file1(local_filename, null,
nvp);
//文件在文件系统中的路径
fileSystem.setFilePath(fileId);
fileSystem.setFileId(fileId);
long size = file.getSize();//文件大小
//文件大小
fileSystem.setFileSize(size);
String contentType = file.getContentType();
//文件类型
fileSystem.setFileType(contentType);
//文件名称
if (fileSystem.getFileName() == null || fileSystem.getFileName().equals("")) {
//如果没有传入文件名称则存储文件的原始名称
fileSystem.setFileName(file.getOriginalFilename());
}
//删除web服务器上的文件
f.deleteOnExit();
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return fileSystem;
}
}
- 创建application.yml
server:
port: 22100
zq‐fastdfs:
#文件上传临时目录
upload_location: F:\\develop\\upload\\
