【FastDFS是什么】
FastDFS是一个开源的轻量级分布式文件系统。它解决了大数据量存储和负载均衡等问题。特别适合以中小文件（建议范围：4KB < file_size <500MB）为载体的在线服务，如相册网站、视频网站等。【适用场景】
FastDFS是为互联网应用量身定做的一套分布式文件存储系统，非常适合用来存储用户图片、视频、文档等文件。对于互联网应用，和其他分布式文件系统相比，优势非常明显。出于简洁考虑，FastDFS没有对文件做分块存储，因此不太适合分布式计算场景。【FastDFS架构 】
FastDFS是一个开源的轻量级分布式文件系统，由管理服务器（tracker server）、存储服务器（storage server）和客户端（client）三个部分组成，主要解决了海量数据存储问题，特别适合以中小文件为载体的在线服务。最小配置：
管理服务器（tracker server）：至少两台服务器，负载均衡，减少单节点的压力。
存储服务器（storage server）：至少需要4台服务器，两两一组分布式架构，组内两个节点互为备份，组与组之间相互独立，存放不同的文件数据。
客户端（client）：可以嵌入web服务器，通过java客户端调用管理节点实现功能。
以下是系统的模块介绍。
Storage server
Storage server（后简称storage）以组group为单位组织，一个group内包含多台storage机器，数据互为备份，存储空间以group内容量最小的storage为准，group内的多个storage尽量配置相同，以免造成存储空间的浪费。以group为单位组织存储能方便的进行应用隔离、负载均衡、副本数定制（group内storage server数量即为该group的副本数），比如将不同应用数据存到不同的group就能隔离应用数据，同时还可根据应用的访问特性来将应用分配到不同的group来做负载均衡。 group内每个storage的存储依赖于本地文件系统，storage可配置多个数据存储目录，比如有10块磁盘，分别挂载在/data/disk1-/data/disk10，则可将这10个目录都配置为storage的数据存储目录。storage接收到写文件请求时，会根据配置好的规则，选择其中一个存储目录来存储文件。为了避免单个目录下的文件数太多，在storage第一次启动时，会在每个数据存储目录里创建2级子目录，每级256个，总共65536个文件，新写的文件会以hash的方式被路由到其中某个子目录下，然后将文件数据直接作为一个本地文件存储到该目录中。
Tracker server
Tracker是FastDFS的协调者，负责管理所有的storage server和group，每个storage在启动后会连接Tracker，告知自己所属的group等信息，并保持周期性的心跳，tracker根据storage的心跳信息，建立group==>[storage server list]的映射表。Tracker需要管理的元信息很少，会全部存储在内存中；另外tracker上的元信息都是由storage汇报的信息生成的，本身不需要持久化任何数据，这样使得tracker非常容易扩展，直接增加tracker机器即可扩展为tracker cluster来服务，cluster里每个tracker之间是完全对等的，所有的tracker都接受stroage的心跳信息，生成元数据信息来提供读写服务。
Client
客户端主要针对应用系统设计，目前只考虑c客户端和java客户端。【功能说明】
上传文件Upload file
FastDFS向使用者提供基本文件访问接口，比如upload、download、append、delete等，以客户端库的方式提供给用户使用。1、选择tracker server
集群中不止一个tracker server时，由于tracker之间是完全对等的关系，客户端在upload文件时可以任意选择一个trakcer。
2、选择存储的group 当tracker接收到upload file的请求时，会为该文件分配一个可以存储该文件的group，支持如下选择group的规则： 1. Round robin，所有的group间轮询 2. Specified group，指定某一个确定的group 3. Load balance，剩余存储空间多多group优先。
3、选择storage server 当选定group后，tracker会在group内选择一个storage server给客户端，支持如下选择storage的规则： 1. Round robin，在group内的所有storage间轮询 2. First server ordered by ip，按ip排序 3. First server ordered by priority，按优先级排序（优先级在storage上配置）
4、选择storage path 当分配好storage server后，客户端将向storage发送写文件请求，storage将会为文件分配一个数据存储目录，支持如下规则： 1. Round robin，多个存储目录间轮询 2. 剩余存储空间最多的优先
5、生成Fileid 定存储目录之后，storage会为文件生一个Fileid，由storage server ip、文件创建时间、文件大小、文件crc32和一个随机数拼接而成，然后将这个二进制串进行base64编码，转换为可打印的字符串。
6、选择两级目录 当选定存储目录之后，storage会为文件分配一个fileid，每个存储目录下有两级256*256的子目录，storage会按文件fileid进行两次hash（猜测），路由到其中一个子目录，然后将文件以fileid为文件名存储到该子目录下。
7、生成文件名 当文件存储到某个子目录后，即认为该文件存储成功，接下来会为该文件生成一个文件名，文件名由group、存储目录、两级子目录、fileid、文件后缀名（由客户端指定，主要用于区分文件类型）拼接而成。
下载文件Download file
客户端upload file成功后，会拿到一个storage生成的文件名，接下来客户端根据这个文件名即可访问到该文件。跟upload file一样，在download file时客户端可以选择任意tracker server。tracker发送download请求给某个tracker，必须带上文件名信息，tracke从文件名中解析出文件的group、大小、创建时间等信息，然后为该请求选择一个storage用来服务读请求。由于group内的文件同步时在后台异步进行的，所以有可能出现在读到时候，文件还没有同步到某些storage server上，为了尽量避免访问到这样的storage，tracker按照如下规则选择group内可读的storage。
断点续传
Fastdfs提供文件分片上传功能，然后再根据从文件起始点的偏移量续传附加到目标文件上。先upload_appender_file创建appender类型的文件，
/usr/local/fastdfs/bin/fdfs_upload_appender /usr/local/fastdfs/conf/client.conf 原文件
然后用append_file方法追加到原文件中。
~/fastdfs/bin/fdfs_append_file ~/fastdfs/conf/client.conf append 文件 原文件 初始位置 本次上传大小
小文件合并存储
将小文件合并存储主要解决如下几个问题：- 本地文件系统inode数量有限，从而存储的小文件数量也就受到限制。
- 多级目录+目录里很多文件，导致访问文件的开销很大（可能导致很多次IO）
- 按小文件存储，备份与恢复的效率低
- trunk file id
- 文件在trunk file内部的offset
- 文件占用的存储空间大小 （字节对齐及删除空间复用，文件占用存储空间>=文件大小）
每个trunk file由一个id唯一标识，trunk file由group内的trunk server负责创建（trunk server是tracker选出来的），并同步到group内其他的storage，文件存储合并存储到trunk file后，根据其offset就能从trunk file读取到文件。
文件在trunk file内的offset编码到文件名，决定了其在trunk file内的位置是不能更改的，也就不能通过compact的方式回收trunk file内删除文件的空间。但当trunk file内有文件删除时，其删除的空间是可以被复用的，比如一个100KB的文件被删除，接下来存储一个99KB的文件就可以直接复用这片删除的存储空间。
HTTP访问支持
FastDFS的tracker和storage都内置了http协议的支持，客户端可以通过http协议来下载文件，tracker在接收到请求时，通过http的redirect机制将请求重定向至文件所在的storage上；我们这里对nginx改造后生成hsiar，通过hsiar可以实现视频http请求后可以边下载边播的功能，从而减低对网络带宽的压力。（图片来自chinaUnix）
FastDHT重复文件处理
FastDHT集群由一个或多个组（group）组成，每个组由一台或多台服务器组成，同组服务器上存储的数据是相同的，数据同步只在同组的服务器之间进行。组内各个服务器是对等的，对数据进行存取时，可以根据key的hash值来决定使用哪台服务器。数据同步采用推（Push）的方式，由源服务器主动将数据同步到本组的其他服务器。FastDHT集群由一个或多个组（group）组成，每个组由一台或多台服务器组成，同组服务器上存储的数据是相同的，数据同步只在同组的服务器之间进行。组内各个服务器是对等的，对数据进行存取时，可以根据key的hash值来决定使用哪台服务器。数据同步采用推（Push）的方式，由源服务器主动将数据同步到本组的其他服务器。FastDHT由客户端决定应该选择哪台服务器，为例避免查表，应该根据key的hash code来选择服务器，算法描述如下： 1. 计算出key的hash值（hash_code）
2. group_index = hash_code % group_count
3. new_hash_code = hash_code高16位和低16位互换
4. server_index = new_hash_code % 组内server_count
计算server_index和group_index时使用了不同的hash code，是因为如果group_count和组内server_count相等，例如都等于2，那么对于一个组来说，任何key值都将选中其中一台固定的服务器（server_index == group_index)。
安装部署FastDHT后，参数配置： 配置fdht_client.conf文件
base_path=/data/fastdht
keep_alive=1
#include /etc/fdhtd/fdht_servers.conf
配置fdht_servers.conf文件
group_count = 2
group0 = 10.10.10.81:11411
group1 = 10.10.10.82:11411
配置fdhtd.conf文件
port=11411
bash_path=/data/fastdht （该目录必须是已经存在的）
cache_size = 32MB
#include /etc/fdhtd/fdht_servers.conf
配置storaged.conf文件
#是否检测上传文件已经存在。如果已经存在，则建立一个索引链接以节省磁盘空间
check_file_duplicate=1
#当上个参数设定为1时 ， 在FastDHT中的命名空间
key_namespace=FastDFS
#长连接配置选项，如果为0则为短连接 1为长连接
keep_alive=1
#此处特别需要注意配置
#include /etc/fdht/fdht_servers.conf
重启storage服务
文件同步
写文件时，客户端将文件写至group内一个storage server即认为写文件成功，storage server写完文件后，会由后台线程将文件同步至同group内其他的storage server。每个storage写文件后，同时会写一份binlog，binlog里不包含文件数据，只包含文件名等元信息，这份binlog用于后台同步，storage会记录向group内其他storage同步的进度，以便重启后能接上次的进度继续同步；进度以时间戳的方式进行记录，所以最好能保证集群内所有server的时钟保持同步。
storage的同步进度会作为元数据的一部分汇报到tracker上，tracke在选择读storage的时候会以同步进度作为参考。比如一个group内有A、B、C三个storage server，A向C同步到进度为T1 (T1以前写的文件都已经同步到B上了），B向C同步到时间戳为T2（T2 > T1)，tracker接收到这些同步进度信息时，就会进行整理，将最小的那个做为C的同步时间戳，本例中T1即为C的同步时间戳为T1（即所有T1以前写的数据都已经同步到C上了）；同理，根据上述规则，tracker会为A、B生成一个同步时间戳。
关于Fastdfs的维护，敬请期待下期。
