由于用户数量的不断攀升,我对访问量大的应用实现了可扩展、高可靠的集群部署（即lvs+keepalived的方式），但仍然有用户反馈访问慢的问题。通过排查个服务器的情况，发现问题的根源在于共享存储服务器NFS。在我这个网络环境里，N个服务器通过nfs方式共享一个服务器的存储空间，使得NFS服务器不堪重负。察看系统日志，全是nfs服务超时之类的报错。一般情况下，当nfs客户端数目较小的时候，NFS性能不会出现问题；一旦NFS服务器数目过多，并且是那种读写都比较频繁的操作，所得到的结果就不是我们所期待的。下面是某个集群使用nfs共享的示意图：
这种架构除了性能问题而外，还存在单点故障，一旦这个NFS服务器发生故障，所有靠共享提供数据的应用就不再可用，尽管用rsync方式同步数据到另外一个服务器上做nfs服务的备份，但这对提高整个系统的性能毫无帮助。基于这样一种需求，我们需要对nfs服务器进行优化或采取别的解决方案，然而优化并不能对应对日益增多的客户端的性能要求，因此唯一的选择只能是采取别的解决方案了；通过调研，分布式文件系统是一个比较合适的选择。采用分布式文件系统后，服务器之间的数据访问不再是一对多的关系（1个NFS服务器，多个NFS客户端），而是多对多的关系，这样一来，性能大幅提升毫无问题。
到目前为止，有数十种以上的分布式文件系统解决方案可供选择，如lustre,hadoop,Pnfs等等。我尝试了PVFS,hadoop,moosefs这三种应用，参看了lustre、KFS等诸多技术实施方法，最后我选择了moosefs（以下简称MFS）这种分布式文件系统来作为我的共享存储服务器。为什么要选它呢？我来说说我的一些看法：
1、 实施起来简单。MFS的安装、部署、配置相对于其他几种工具来说，要简单和容易得多。看看lustre 700多页的pdf文档，让人头昏吧。
2、 不停服务扩容。MFS框架做好后，随时增加服务器扩充容量；扩充和减少容量皆不会影响现有的服务。注：hadoop也实现了这个功能。
3、 恢复服务容易。除了MFS本身具备高可用特性外，手动恢复服务也是非常快捷的，原因参照第1条。
4、 我在实验过程中得到作者的帮助，这让我很是感激。
MFS特性（根据官方网站翻译）
★ 高可靠性（数据能被分成几个副本存储在不同的计算机里）
★ 通过增加计算机或增加新的硬盘动态扩充可用磁盘空间
★ 可以设置删除文件的空间回收时间
[root@mysql-bk serydir]# mfsgettrashtime bind-9.4.0.tar.gz bind-9.4.0.tar.gz: 600 |
文件被删除10分钟后（600秒），才真正删除文件，回收磁盘空间。
★ 为文件创建快照
MFS文件系统的组成
1、 元数据服务器。在整个体系中负责管理管理文件系统，目前MFS只支持一个元数据服务器master，这是一个单点故障，需要一个性能稳定的服务器来充当。希望今后MFS能支持多个master服务器，进一步提高系统的可靠性。
2、 元数据日志服务器。备份master服务器的变化日志文件，文件类型为changelog_ml.*.mfs。当元数据服务器数据丢失或者损毁，可从日志服务器取得文件进行恢复。
3、 数据存储服务器chunkserver。真正存储用户数据的服务器。存储文件时，首先把文件分成块，然后这些块在数据服务器chunkserver之间复制（复制份数可以手工指定，建议设置副本数为3）。数据服务器可以是多个，并且数量越多，可使用的“磁盘空间”越大，可靠性也越高。
4、 客户端。使用MFS文件系统来存储和访问的主机称为MFS的客户端，成功挂接MFS文件系统以后，就可以像以前使用NFS一样共享这个虚拟性的存储了。
元数据服务器安装和配置
元数据服务器可以是linux,也可以是unix,你可以根据自己的使用习惯选择操作系统,在我的环境里,我是用freebsd做为MFS元数据的运行平台。GNU源码，在各种类unix平台的安装都基本一致。
（一） 安装元数据服务
1、下载GNU源码
wget http://ncu.dl.sourceforge.net/project/moosefs/moosefs/1.6.11/mfs-1.6.11.tar.gz
2、解包 tar zxvf mfs-1.6.11.tar.gz
3、切换目录 cd mfs-1.6.11
4、创建用户 useradd mfs –s /sbin/nologin
5、配置 ./configure --prefix=/usr/local/mfs --with-default-user=mfs --with-default-group=mfs
6、编译安装 make ; make install
（二） 配置元数据服务
元数据服务器的配置文件被放置于安装目录/usr/local/mfs/etc。与mfs-1.5.12版本不同的是：mfs-1.6.x版安装完成只有模版文件，其后缀形如mfsmaster.cfg.dist。为了使mfs master正常工作，需要两个配置文件mfsmaster.cfg及mfsexports.cfg,前者为主配置文件，后者为权限控制文件（mfs客户端挂接时使用）。
（1）主配置文件mfsmaster.cfg,可直接从模版文件拷贝而来，打开这个配置文件/usr/local/mfs/etc/mfsmaster.cfg，看看都有哪些内容：
# WORKING_USER = mfs # WORKING_GROUP = mfs # SYSLOG_IDENT = mfsmaster # LOCK_MEMORY = 0 # NICE_LEVEL = -19 # EXPORTS_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfsexports.cfg # DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs # BACK_LOGS = 50 # REPLICATIONS_DELAY_INIT = 300 # REPLICATIONS_DELAY_DISCONNECT = 3600 # MATOML_LISTEN_HOST = * # MATOML_LISTEN_PORT = 9419 # MATOCS_LISTEN_HOST = * # MATOCS_LISTEN_PORT = 9420 # MATOCU_LISTEN_HOST = * # MATOCU_LISTEN_PORT = 9421 # CHUNKS_LOOP_TIME = 300 # CHUNKS_DEL_LIMIT = 100 # CHUNKS_WRITE_REP_LIMIT = 1 # CHUNKS_READ_REP_LIMIT = 5 # REJECT_OLD_CLIENTS = 0 # deprecated, to be removed in MooseFS 1.7 # LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfsmaster.lock |
尽管每行都被注释掉了，但它们却是配置文件的默认值，要改变这些值，需要取消注释，然后明确指定其取值。接下来说明一下其中一些项目的含义。
◆ EXPORTS_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfsexports.cfg 权限控制文件的存放位置。
◆ DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs 数据存放路径，只元数据的存放路径。那么这些数据都包括哪些呢？进目录看看，大致分3种类型的文件：
这些文件也同样要存储在其他数据存储服务器的相关目录。
◆ MATOCS_LISTEN_PORT = 9420 MATOCS--master to chunkserver，即元数据服务器使用9420这个监听端口来接受数据存储服务器chunkserver端的连接。
◆ MATOML_LISTEN_PORT = 9419 MATOML---master to metalogger，用于备份元数据服务器的变化日志。注：Mfs-1.5.12以前的版本没有这个项目。
◆ MATOCU_LISTEN_PORT = 9421 元数据服务器在9421端口监听，用以接受客户端对MFS进行远程挂接（客户端以mfsmount挂接MFS）
◆ 其他部分看字面意思都不难理解。还有几个与时间有关的数值，其单位是秒。
这个配置文件，不必做修改就能工作了。
（2）配置文件/usr/local/mfs/etc/mfsexports.cfg,也可直接从模版文件复制而来。这个文件的内容，十分类似NFS服务器的exports文件．实际配置时，可参照这个文件的默认行来修改以满足自己的应用需求．我的mfsexports.cfg文件的内容为：
（3）复制文件
cp /usr/local/mfs/var/mfs/metadata.mfs.empty /usr/local/mfs/var/mfs/metadata.mfs
这是一个8字节的文件，为mfs-1.6.x新增项目。
（三） 元数据服务器master启动
元数据服务器可以单独启动，即使没有任何数据存储服务器（chunkserver）也是能正常工作的，因此当我们安装配置完MFS后，即可启动它。执行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster start ，如果没有意外，元数据库服务器就应该作为一个守护进程运行起来。现在我们可以通过3个方面来检查一下MFS master的运行状况：
1、 检查进程
2、 检查网络状态
3、 检查系统日志
MFS的日志会直接写入系统日志。当我们增加数据存储服务器（chunkserver）或数据存储服务器（chunkserver）处故障时，都能在系统日志找到这些记录。注意，这个日志跟元数据变化日志不是一回事情。
（四）、关闭元数据服务器
关闭元数据服务器，务必使用 /usr/local/mfs/sbin/mfsmaster –s 这种方式，如果直接使用kill杀死进程，将导致下次启动时出现找不到相关文件，而不能正常启动服务器。这个一定要谨慎。当然，如果发生了这个事情，还是可以通过 mfsmetastore 来恢复的。
元数据日志服务器安装和配置
元数据日志服务为mfs 1.6以后版本新增的服务，即可以把元数据日志保留在元数据服务器，也可以单独存储。为保证其可靠性，最好单独放置。需要注意的是，源数据日志守护进程跟元数据服务器（master）在同一个服务器上，备份元数据日志的服务器作为它的客户端，从元数据服务器取得日志文件进行备份。
(一)安装元数据日志服务器metalogger
1、下载GNU源码
wget http://ncu.dl.sourceforge.net/project/moosefs/moosefs/1.6.11/mfs-1.6.11.tar.gz
2、解包 tar zxvf mfs-1.6.11.tar.gz
3、切换目录 cd mfs-1.6.11
4、创建用户 useradd mfs –s /sbin/nologin
5、配置 ./configure --prefix=/usr/local/mfs --with-default-user=mfs --with-default-group=mfs
6、编译安装 make ; make install
（二）元数据日志服务（metalogger）配置
该服务仅需要一个配置文件，这里我们只需要从模板文件复制一个，然后稍微加以修改即可，下面是我的某个metalogger 的配置文件：
[root@hynfs-2 etc]# more mfsmetalogger.cfg # WORKING_USER = mfs # WORKING_GROUP = mfs # SYSLOG_IDENT = mfsmetalogger # LOCK_MEMORY = 0 # NICE_LEVEL = -19 # DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs # BACK_LOGS = 50 # META_DOWNLOAD_FREQ = 24 # MASTER_RECONNECTION_DELAY = 5 MASTER_HOST = 192.168.93.18 MASTER_PORT = 9419 # MASTER_TIMEOUT = 60 # deprecated, to be removed in MooseFS 1.7 # LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfsmetalogger.lock |
这个配置文件，唯一需要修改的地方就是MASTER_HOST，它的值必须是元数据服务器的主机名或者ｉｐ地址。另外，为方便大家进一步理解，我把配置文件里其他几个项目简单的说明一下：
（１）SYSLOG_IDENT = mfsmetalogger 元数据日志服务运行时，在系统日志输出的标识，下面给出一段系统日志：
（２）DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs 从元数据服务器(master)抓回文件，然后进行存放的路径。
（３）BACK_LOGS = 50 存放备份日志的总个数为５０，超出５０则轮转。在做元数据恢复时，仅仅需要最近的那个日志文件备份，因此默认的日志个数就足够了，这也保证了日志备份不会写满整个分区。
（４）META_DOWNLOAD_FREQ = 24 元数据备份文件下载请求频率。默认为２４小时，即每隔一天从元数据服务器(MASTER)下载一个metadata.mfs.back文件。当元数据服务器关闭或者出故障时，matedata.mfs.back文件将消失，那么要恢复整个mfs,则需从metalogger服务器取得该文件。请特别注意这个文件，它与日志文件一起，才能够恢复整个被损坏的分布式文件系统。
（三）元数据日志服务（metalogger）运行及关闭
１、启动过程为：
/usr/local/mfs/sbin/mfsmetalogger start working directory: /usr/local/mfs/var/mfs lockfile created and locked initializing mfsmetalogger modules ... mfsmetalogger daemon initialized properly |
启动过程如果不能跟元数据服务器进行通信的话，系统会给出错误信息。
２、关闭服务，执行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfsmetalogger stop
３、检查服务的运行状况。从两个方面看，一个是元数据服务器，另一个是本身的数据生成情况。
◆察看元数据服务器网络连接，可以看见日志服务器连接到元数据服务器的tcp 9419端口。
◆查看日志服务器的工作目录，正常情况应该看见已经有文件生成了（从元数据服务器获取过来的）。可以手动从元数据服务器复制一个日志文件过来比较文件的内容。
数据存储chunkserver服务器的安装配置
数据存储服务器chunkserver也是可以运行在各种类unix平台的，因此不再多说。一个MFS环境到底能集群多少服务器，作者的说法是上PB容量，个人建议，最好3台以上；并且专门用来做存储，不要把它跟master搞到一个机器（理论上没问题，实现也是可以的，但这不是一个好策略）。因为每个数据存储服务器的安装和配置都是相同的，所以只需按照一个服务器的操作就可以了。
（一）、安装数据存储服务器 chunkserver
1、下载GNU源码
wget http://ncu.dl.sourceforge.net/project/moosefs/moosefs/1.6.11/mfs-1.6.11.tar.gz
2、解包 tar zxvf mfs-1.6.11.tar.gz
3、切换目录 cd mfs-1.6.11
4、创建用户 useradd mfs –s /sbin/nologin
5、配置 ./configure --prefix=/usr/local/mfs --with-default-user=mfs --with-default-group=mfs
6、编译安装 make ; make install
（二）配置数据存储服务器chunkserver
数据存储服务器有2个配置服务器需要修改，一个是主配置文件 mfschunkserver.cfg ,另一个配置文件是 mfshdd.cfg。每个服务器用来分配给 MFS使用的空间最好是一个单独的硬盘或者一个raid卷，最低要求是一个分区。作者举的例子是创建一个大文件，然后挂接在本地，这不是个好主意，只能用来做实验了。
1、修改配置文件 /usr/local/mfs/etc/mfschunkserver.cfg。下面是修改了的配置文件：
#WORKING_USER = mfs #WORKING_GROUP = mfs # DATA_PATH = /usr/local/mfs/var/mfs # LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfschunkserver.pid # SYSLOG_IDENT = mfschunkserver # BACK_LOGS = 50 # MASTER_RECONNECTION_DELAY = 30 MASTER_HOST = 192.168.0.19 MASTER_PORT = 9420 # MASTER_TIMEOUT = 60 # CSSERV_LISTEN_HOST = * # CSSERV_LISTEN_PORT = 9422 # CSSERV_TIMEOUT = 60 # CSTOCS_TIMEOUT = 60 # HDD_CONF_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg |
这个配置文件里，没有注释符号“#”就是被修改过的项了，接下来是里面某些项的含义说明：
◆ MASTER_HOST = 192.168.0.19 元数据服务器的名称或地址，可以是主机名，也可以是ip地址，只要数据存储服务器能访问到元数据服务器就行。
◆ LOCK_FILE = /var/run/mfs/mfschunkserver.pid 与元数据服务器master的处理完全相同.
◆ CSSERV_LISTEN_PORT = 9422 CSSERV—chunkserver,这个监听端口用于与其它数据存储服务器间的连接，通常是数据复制。
◆ HDD_CONF_FILENAME = /usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg 分配给MFS使用的磁盘空间配置文件的位置。
2、修改配置文件/usr/local/mfs/etc/mfshdd.cfg。在我的服务器上，只有一个1T的SATA硬盘，分了一个800G容量的分区来做为MFS存储服务的组成部分。为了使mfs拥有写目录的权限，需要修改目录的属主。我的服务器的分区挂接点是 /data , 用 chown –R mfs:mfs /data 把属主改变。因为我的每个服务器只需贡献一个分区做为MFS,因此配置文件只需要如下一行内容就可以了：
这个文件默认情况下有好几行，我们最好把它删掉，因为按常规情况用注释符号“#”好像不起作用。
（三）启动数据存储服务器chunkserver
在数据存储服务器chunkserver执行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver start 启动数据存储守护进程.通过以下几种方式来检查chunkserver的运行状态.
1、 查看进程 ps aux | grep mfschunkserver
2、 查看网络状态，正常情况下应该看见9422处于监听状态，如果有其他数据存储服务器chunkserver在同一个元数据服务器master管理下运行的话，应该能看见其他chunkserver跟本机的连接情况:
3、 查看元数据服务器的系统日志，可以看见新增的数据存储服务器chunkserver被加入。
tail -f /var/log/messages Mar 27 14:28:00 mfs-ctrl mfsmaster[29647]: server 3 (192.168.0.71): usedspace: 65827913728 (61 GB), totalspace: 879283101696 (818 GB), usage: 7.49% |
（四） 关闭数据存储服务器
跟元数据服务器master相似，执行命令 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver –s , chunkserver服务就停下来了。为了使系统重启过程能自动启动chunkserver 服务，可以通过在/etc/rc.local文件追加行 /usr/local/mfs/sbin/mfschunkserver start 来达到这个目的（master的自动重启处理也可同样处理）。
MFS客户端的安装及配置
我的生产环境，只有centos和freebsd两种环境，因此下面的描述，只有centos及freebsd挂接MFS文件系统的情形，其他类型的unix系统，待日后尝试。对比前面的操作过程，客户端挂接后使用MFS集群文件系统才是最费时的事情。
一、centos作为MFS的客户端。
（一） 安装MFS客户端
◆Mfsmount需要依赖FUSE,因此需要先安装好fuse，这里我选用 fuse-2.7.4.tar.gz。
1、解包 tar zxvf fuse-2.7.4.tar.gz
2、切换目录 cd fuse-2.7.4.
3、配置 ./configure
4、编译安装 make；make install
如果系统已经安装了fuse,则跳过这个步骤。
◆安装MFS客户端程序
1、修改环境变量文件/etc/profile ,追加下面的行，然后再执行命令source /etc/profile使修改生效。
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH |
如果不执行这个操作，在后面安装MFS的过程中，执行命令
./configure --enable-mfsmount时可能出现"checking for FUSE... no configure: error: mfsmount build was forced, but fuse development package is not installed"这样的错误，而不能正确安装MFS客户端程序。
2、解包 tar zxvf mfs-1.6.11.tar.gz
3、切换目录 cd mfs-1.6.11
4、创建用户 useradd mfs –s /sbin/nologin
5、配置 ./configure --prefix=/usr/local/mfs --with-default-user=mfs --with-default-group=mfs --enable-mfsmount
6、编译安装 make ; make install
◆检查MFS客户端安装的结果。通过查看目录/usr/local/mfs/bin目录的文件，应该发现如下文件：
（二）挂接和使用MFS文件系统
1、创建挂接点 mkdir /mnt/mfs
2、挂接MFS /usr/local/mfs/bin/mfsmount /mnt/mfs –Ｈ 192.168.0.19 .注意，所有的MFS都是挂接同一个元数据服务器master,而不是其他数据存储服务器chunkserver !
3、通过查看磁盘使用情况来检查是否被挂接成功。
[root@mysql-bk ~]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/hda1 19G 2.7G 16G 15% / /dev/hda7 51G 180M 48G 1% /backup /dev/hdc1 145G 6.4G 131G 5% /data /dev/hda5 19G 173M 18G 1% /home /dev/hda3 24G 217M 23G 1% /var /dev/hda2 29G 1.6G 26G 6% /usr tmpfs 1.7G 0 1.7G 0% /dev/shm mfs#192.168.0.19:9421 2.5T 256G 2.2T 11% /mnt/mfs |
4、 进入目录/mnt/mfs，上传一个文件，看是否正常？接着在手动用touch 创建一个文件，然后再删除它们，看是否可以正常操作。
5、 设置文件副本数量，建议以3份为佳。
设置副本数目 mfsrsetgoal 3 /mnt/mfs 查看设置是否如我所愿 mfsgetgoal /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz /mnt/mfs/serydir/bind-9.4.0.tar.gz: 3 |
6、设置删除文件后空间回收时间。默认的回收时间为7天（604800秒）
修改回收时间为10分钟 mfsrsettrashtime 600 /mnt/mfs |
6、 把挂接命令追加到文件/etc/rc.local，可实现开机自动启动挂接MFS.
二、freebsd作为MFS客户端
Freebsd安装和挂接MFS集群文件系统,比centos操作起来要复杂一些.mfsmount需要依赖fuse,并且需要在内核中加载fusefs模块。
（一）安装fuse
1、解包 tar zxvf fuse-2.7.4.tar.gz
2、切换目录 cd fuse-2.7.4.
3、配置 ./configure
4、编译安装 make；make install
如果系统已经安装了fuse,则跳过这个步骤。
（二） 安装内核模块fusefs-kmod
1、执行系统命令sysinstall
2、光标选定Configure,进入下一步。
3、选择“Packages”,进入下一步。
4、选择“FTP”作为安装源，进入下一步。
5、选择“kld”后，回车执行默认动作“[OK]”，进入下一步选软件包。
6、选择“fusefs-kmod-0.3.9.p1_2”,按[OK]返回到第“4”步出现的那个操作界面。这时我们用“Tab”键选中底部右边的“Install”，完成安装后，会出现一个安装成功的提示，然后瞬间消失。
◆ 加载fusefs模块 kldload /usr/local/modules/fuse.ko .如果加载不成功，请检查是否存在模块文件fuse.ko.
◆ 检查fusefs模块是否被加载到内核：
如果没有类似上面馆的输出，就表明fusefs模块没有加载成功。
（三）安装包 pkg-config：
1、cd /usr/ports/devel/pkg-config
2、make install clean
（四）安装MFS客户端
1、解包 tar zxvf mfs-1.6.11.tar.gz
2、切换目录 cd mfs-1.6.11
3、创建用户 pw useradd mfs –s /sbin/nologin
4、配置 ./configure --prefix=/usr/local/mfs --with-default-user=mfs --with-default-group=mfs --enable-mfsmount
5、编译安装 make ; make install
◆检查MFS客户端安装的结果。通过查看目录/usr/local/mfs/bin目录的文件，应该发现如下文件：
![clip_image018[1]](http://backend.chaojimake.cn/upload_img/uediter/20170906/1504682539901120.jpg "clip_image018[1]")
（五）挂接和使用MFS文件系统
1、创建挂接点 mkdir /mnt/mfs
2、挂接MFS /usr/local/mfs/bin/mfsmount /mnt/mfs –H 192.168.0.19 .注意，所有的MFS都是挂接同一个元数据服务器master,而不是其他数据存储服务器chunkserver !
3、通过查看磁盘使用情况来检查是否被挂接成功。
[root@mysql-bk ~]# df -h Filesystem Size Used Avail Capacity Mounted on /dev/ad4s1a 26G 570M 24G 2% / devfs 1.0K 1.0K 0B 100% /dev /dev/ad4s1g 356G 157G 170G 48% /data /dev/ad4s1f 17G 215M 15G 1% /home /dev/ad4s1d 28G 1.1G 25G 4% /usr /dev/
.........................................................
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