MogileFS 的介绍(MogileFS 系列1)[分布式文件系统]

MogileFS 是一个开源的分布式文件系统,用于组建分布式文件集群,由 LiveJournal 旗下 Danga Interactive 公司开发,Danga 团队开发了包括 Memcached、MogileFS、Perlbal 等不错的开源项目：(注：Perlbal 是一个强大的 Perl 写的反向代理服务器).

目前使用 MogileFS 的公司非常多,比如国外的一些公司,日本前几名的公司基本都在使用这个.
国内所知道的使用 MogileFS 的公司有图片托管网站 yupoo又拍, digg, 土豆, YOUKU, 豆瓣, 1 号店, 大众点评, 搜狗, 安居客等等网站. 基本很多网站容量，图片都超过 30T 以上。目前我自己都使用了 200T 以上了.

MogileFS 是 51.com 的存储设计的大师碧轩非常推荐的, 51 的集群文件系统也是基于这个原理实现的. 简单来讲 MogileFS 是基于 Google File System 第一个实作出来的, 论文发布没多久就出了这个.

官方的介绍网站：
http://www.danga.com/mogilefs/

Google Code 上的信息
http://code.google.com/p/mogilefs/
这个地址有很多值得读读的信息,还有那些用户在使用 MogileFS ,以级使用多大的量,详细内容见 http://code.google.com/p/mogilefs/wiki/Users.

普通文件存储的方法

rsync
NAS/SAN
FTPd
WebDAV
NFS

MogileFS 特性就介绍,官方介绍

应用层 — 不需要特殊的核心组件
无单点失败 — MogileFS分布式文件存储系统安装的三个组件（存储节点、跟踪器、跟踪用的数据库）,均可运行在多个机器上,因此没有单点失败.（你也可以将跟踪器和存储节点运行在同一台机器上,这样你就没有必要用4台机器）推荐至少两台机器.
自动的文件复制 —
基于不同的文件“分类”,文件可以被自动的复制到多个有足够存储空间的存储节点上,这样可以满足这个“类别”的最少复制要求.比如你有一个图片网站,你可
以设置原始的JPEG图片需要复制
至少三份,但实际只有1or2份拷贝,如果丢失了数据,那么MogileFS分布式文件存储系统可以重新建立遗失的拷贝数.用这种办
法,MogileFS(不做RAID)可以节约磁盘,否则你将存储同样的拷贝多份,完全没有必要.
“比RAID好多了”— 在一个非存储区域网络的RAID（non-SAN RAID）的建立中,磁盘是冗余的,但主机不是,如果你整个机器坏了,那么文件也将不能访问. MogileFS分布式文件存储系统在不同的机器之间进行文件复制,因此文件始终是可用的.
传输中立,无特殊协议 — MogileFS分布式文件存储系统客户端可以通过NFS或HTTP来和MogileFS的存储节点来通信,但首先需要告知跟踪器一下.
简单的命名空间 –文件通过一个给定的key来确定,是一个全局的命名空间.你可以自己生成多个命名空间,只要你愿意,不过这样可能在同一MogileFS中会造成key冲突.
不用共享任何东西 — MogileFS分布式文件存储系统不需要依靠昂贵的SAN来共享磁盘,每个机器只用维护好自己的磁盘.
不需要RAID — 在MogileFS中的磁盘可以是做了RAID的也可以是没有,如果是为了安全性着想的话RAID没有必要买了,因为MogileFS分布式文件存储系统已经提供了.

MogileFS 的结构图

在使用前,我们需要对 MogileFS 有个基本的了解,就是他的三个大的部分,Tracker(Database) , Storage Nodes 和 Client 组成.有二个服务进程 MogileFSd 和 mogstored .

工作原理如图:
客户端.连接到一个域,然后在域中拿着文件的 key 来查文件的位置,然后通过查到集群中的位置来打开这个文件.

下面的部分的详细介绍

MogileFS 的三个大的部分

前面提到 Tracker(Database) , Storage Nodes 和 Client 组成,我们这先不讲
Client.因为Client实际上是一个 Perl 的模块,可以写程序调用该模块来操作 MogileFS
系统,对整个系统进行读写操作.另外,象 nginx 之类有相关的客户端模块.另外也有做成象文件系统一样采用 fuse
方式挂载看起来象一个本地文件系统.其它语言的客户端也非常多.

Tracker（跟踪器 ,调度器）- (MogileFSd 进程-建议二个 tracker 实例)

这个是 MogileFS 的核心部分,通俗点讲,就他是一个调度器.MogileFSd 进程就是 trackers 进程程序,类似
MogileFS 的 wiki 上介绍的,trackers 做了很多工作,Replication
,Deletion,Query,Reaper,Monitor 等等.这个是基于事件的( event-based )
父进程/消息总线来管理所有来之于客户端应用的交互(requesting operations to be performed),
包括将请求负载平衡到多个"query workers"中,然后让 MogileFSd 的子进程去处理.
mogadm,mogtool 的所有操作都要跟 trackers 打交道,Client 的一些操作也需要定义好
trackers,因此最好同时运行多个 trackers 来做负载均衡.trackers 也可以只运行在一台机器
上,也可以跟其他程序运行在一起(不建议).
tracker 配置文件： /etc/mogilefs/mogilefsd.conf

数据库（MySQL）部分

如上图所显示的,数据库用来存放 MogileFS 的元数据 (命名空间, 和文件在哪里). 是 Trackers 来操作和管理它.你可以用
mogdbsetup 程序来初始化数据库.因为数据库保存了MogileFS的所有元数据,如果这儿挂了,那么整个 MogileFS
将处于不可用状态.因此最好是HA结构.

存储节点(Storage Nodes )-(mogstored 进程, Apache 和 Nginx 等 – 所有的存储数据的节点)

实际文件存放的地方. 存储节点是一个 HTTP 服务器,用来做删除,存放,重命名等事情.任何 WebDAV 服务器都可以, 不过推荐使用
mogstored . MogileFSd 可以配置到两个机器上使用不同端口… mogstored 来进行所有的 DAV 操作和流量,IO监测,
并且你自己选择的 HTTP 服务器(默认为 perlbal)用来做 GET 操作给客户端提供文件.
典型的应用是一个挂载点有一个大容量的 SATA 磁盘,它们被挂载到 /var/mogdata/devNN. 只要配置完配置文件后
mogstored 程序的启动将会使本机成为一个存储节点.当然还需要 mogadm 这个工具增加这台机器到 Cluster 中.
mogstored 的配置文件: /etc/mogilefs/mogstored.conf

MogileFS 的二个服务进程

这二个程序分别对应上面的部分

mogilefsd — MogileFS 的主守护进程：

就是上面指的 trackers（跟踪器）,由 /etc/MogileFS/MogileFSd.conf 这个配置文件控制, 查询和主控制机器需要这个.

mogstored — MogileFS 存储守护进程

这个就是上面指的存储节点(Storage Nodes ),由 /etc/MogileFS/mogstored.conf 这个配置文件控制. 每个存储数据的节点都是需要启动.

MogileFS 的其它

有几个小工具,主要就是 mogadm,mogtool 这两个工具了,用来在命令行下控制整个 MogileFS 系统以及查看状态等等.我后面会针对这个进行详细的讲解.

MogileFS 复制策略
在 MogileFS 中,默认的 MogileFS::ReplicationPolicy::MultipleHosts 会试着
put 文件到不同主机的硬盘中.如果只有一个主机和2个硬盘,很明现这个是不行的,但它还是会勉强的 put 到相同的主机.
如果你有三个硬盘,设置的最小的复制份数为 2,它会 put 2 个复本到不同的主机.如果你有 2 个主机 4 个硬盘设置的最小复制份数为 3,你会得到 3 个复本在不同的硬盘设备上,但是会有二份在同一个主机上.这认为是没问题的.

High-level 流程:

应用程序请求打开一个文件 (通过RPC 通知到 tracker, 找到一个可用的机器). 做一个 “create_open” 请求.
tracker 做一些负载均衡(load balancing)处理，决定应该去哪儿，然后给应用程序一些可能用的位置。
应用程序写到其中的一个位置去 (如果写失败，他会重新尝试并写到另外一个位置去）.
应用程序 (client) 通过”create_close” 告诉tracker文件写到哪里去了.
tracker 将该名称和域命的名空间关联 (通过数据库来做的)
tracker, 在后台, 开始复制文件，知道他满足该文件类别设定的复制规则
然后,应用程序通过 “get_paths” 请求 domain+key (key == “filename”) 文件,
tracker基于每一位置的I/O繁忙情况回复(在内部经过 database/memcache/etc 等的一些抉择处理), 该文件可用的完整
URLs地址列表.
应用程序然后按顺序尝试这些URL地址. (tracker’持续监测主机和设备的状态，因此不会返回死连接,默认情况下他对返回列表中的第一个元素做双重检查，除非你不要他这么做..)