fastDFS面试

约定不等于承诺〃 2021-12-03 13:15 173阅读 0赞

# fastDFS #

### 1.什么是分布式文件系统 ###

#### 1.1 技术应用场景 ####

传智播客拥有大量优质的视频教程，并且免费提供给用户去下载，文件太多如何高效存储？用户访问量大如何保证下载速度？今天讲解的分布式文件系统将解决这些问题。  
分布式文件系统解决了海量文件存储及传输访问的瓶颈问题，对海量视频的管理、对海量图片的管理等。

#### 1.2 什么是分布式文件系统 ####

##### 1.2.1什么是文件系统 #####

引用“百度百科”中的描述：  
![\[外链图片转存失败(img-QNmD8IJq-1563436376265)(en-resource://database/1284:1)\]][img-QNmD8IJq-1563436376265_en-resource_database_1284_1]  
总结：文件系统是负责管理和存储文件的系统软件，操作系统通过文件系统提供的接口去存取文件，用户通过操作系统访问磁盘上的文件。如下图：  
![\[外链图片转存失败(img-Qj8j3Axo-1563436376267)(en-resource://database/1286:1)\]][img-Qj8j3Axo-1563436376267_en-resource_database_1286_1]  
常见的文件系统：FAT16/FAT32、NTFS、HFS、UFS、APFS、XFS、Ext4等 。  
思考：如果没有文件系统我们该怎么管理自己的文件？  
![\[外链图片转存失败(img-caaIuKTa-1563436376269)(en-resource://database/1288:1)\]][img-caaIuKTa-1563436376269_en-resource_database_1288_1]

##### 1.2.2什么是分布式文件系统 #####

引用“百度百科”中的描述：  
![\[外链图片转存失败(img-7eYieXQK-1563436376270)(en-resource://database/1290:1)\]][img-7eYieXQK-1563436376270_en-resource_database_1290_1]  
为什么会有分布文件系统呢？  
 分布式文件系统是面对互联网的需求而产生，互联网时代对海量数据如何存储？靠简单的增加硬盘的个数已经满足不了我们的要求，因为硬盘传输速度有限但是数据在急剧增长，另外我们还要要做好数据备份、数据安全等。  
 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，结点之间通过网络进行通信，一台文件系统的存储和传输能力有限，我们让文件在多台计算机上存储，通过多台计算共同传输。如下图：  
![\[外链图片转存失败(img-aRQmns7N-1563436376271)(en-resource://database/1292:1)\]][img-aRQmns7N-1563436376271_en-resource_database_1292_1]  
好处：  
 1、一台计算机的文件系统处理能力扩充到多台计算机同时处理。  
 2、一台计算机挂了还有另外副本计算机提供数据。  
 3、每台计算机可以放在不同的地域，这样用户就可以就近访问，提高访问速度。

#### 1.3 主流的分布式文件系统 ####

##### 1、NFS #####

![\[外链图片转存失败(img-iSZZvp7h-1563436376272)(en-resource://database/1294:1)\]][img-iSZZvp7h-1563436376272_en-resource_database_1294_1]  
![\[外链图片转存失败(img-q0jNlAGg-1563436376274)(en-resource://database/1296:1)\]][img-q0jNlAGg-1563436376274_en-resource_database_1296_1]  
1）在客户端上映射NFS服务器的驱动器。  
2）客户端通过网络访问NFS服务器的硬盘完全透明。

##### 2、GFS #####

![\[外链图片转存失败(img-1BfdcCQL-1563436376275)(en-resource://database/1298:1)\]][img-1BfdcCQL-1563436376275_en-resource_database_1298_1]  
![\[外链图片转存失败(img-xHzOyJ3B-1563436376277)(en-resource://database/1300:1)\]][img-xHzOyJ3B-1563436376277_en-resource_database_1300_1]  
1）GFS采用主从结构，一个GFS集群由一个master和大量的chunkserver组成。  
2）master存储了数据文件的元数据，一个文件被分成了若干块存储在多个chunkserver中。  
3）用户从master中获取数据元信息，从chunkserver存储数据。

##### 3、HDSF #####

![\[外链图片转存失败(img-Z1Kjcq96-1563436376278)(en-resource://database/1302:1)\]][img-Z1Kjcq96-1563436376278_en-resource_database_1302_1]  
![\[外链图片转存失败(img-PFemH1Xu-1563436376279)(en-resource://database/1304:1)\]][img-PFemH1Xu-1563436376279_en-resource_database_1304_1]  
1）HDFS采用主从结构，一个HDFS集群由一个名称结点和若干数据结点组成。  
名称结点存储数据的元信息，一个完整的数据文件分成若干块存储在数据结点。  
2）客户端从名称结点获取数据的元信息及数据分块的信息，得到信息客户端即可从数据块来存取数据。

#### 1.4分布式文件服务提供商 ####

1）阿里的OSS  
![\[外链图片转存失败(img-DJ4qzyAv-1563436376281)(en-resource://database/1306:1)\]][img-DJ4qzyAv-1563436376281_en-resource_database_1306_1]  
2）七牛云存储  
3）百度云存储

### 2 什么是fastDFS ###

#### 2.1 fastDSF介绍 ####

FastDFS是用c语言编写的一款开源的分布式文件系统，它是由淘宝资深架构师余庆编写并开源。FastDFS专为互联网量身定制，充分考虑了冗余备份、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。  
 为什么要使用fastDFS呢？  
 上边介绍的NFS、GFS都是通用的分布式文件系统，通用的分布式文件系统的优点的是开发体验好，但是系统复杂性高、性能一般，而专用的分布式文件系统虽然开发体验性差，但是系统复杂性低并且性能高。fastDFS非常适合存储图片等那些小文件，fastDFS不对文件进行分块，所以它就没有分块合并的开销，fastDFS网络通信采用socket，通信速度很快。

#### 2.2 fastDSF工作原理 ####

##### 2.2.1 fastDSF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Storage server完成文件上传和下载。  
如下图：  
![\[外链图片转存失败(img-ucG3QwdT-1563436376282)(en-resource://database/1308:1)\]][img-ucG3QwdT-1563436376282_en-resource_database_1308_1]

###### 1）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Storage server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之间是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。

###### 2）Storage ######

Storage Server作用是文件存储，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。可以将storage称为存储服务器。  
 Storage集群采用了分组存储方式。storage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之间是平等关系，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，从而保证同组内每个storage上的文件完全一致的。一个组的存储容量为该组内的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）。

###### 3）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。

##### 2.2.2文件上传流程 #####

![\[外链图片转存失败(img-zBJbo6Kb-1563436376283)(en-resource://database/1310:1)\]][img-zBJbo6Kb-1563436376283_en-resource_database_1310_1]  
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。  
![\[外链图片转存失败(img-BpfnehiK-1563436376284)(en-resource://database/1312:2)\]][img-BpfnehiK-1563436376284_en-resource_database_1312_2]  
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store\_path 对应。如果配置了store\_path0则是M00，如果配置了store\_path1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。

##### 2.2.3 文件下载流程 #####

![\[外链图片转存失败(img-lOymEI9Z-1563436376288)(en-resource://database/1314:1)\]][img-lOymEI9Z-1563436376288_en-resource_database_1314_1]  
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：  
![\[外链图片转存失败(img-IzPRuLxo-1563436376289)(en-resource://database/1312:2)\]][img-IzPRuLxo-1563436376289_en-resource_database_1312_2]  
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。

[img-QNmD8IJq-1563436376265_en-resource_database_1284_1]: /images/20211203/c4a2c83d39994b17a1010b54c6cd2543.png
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