weedfs java_初窥weedfs分布式文件系统
介紹
Seaweedfs是一個簡單，高擴展性的分布式文件系統，它的兩個目標分別是：
存儲數十億級的文件
快速響應文件。
seaweedfs選擇以鍵值對(key->file)的實現方式，這有點像“NoSQL",你可以陳其為”NoFS“。
seaweedfs的中心節點(center master)并不會管理所有文件的元數據而僅僅管理文件卷(file volmume)，文件及其元數據的管理是由volume server實現的。這可以緩解center master的并發壓力，并且將文件元數據分配到volume server可以實現更快的文件訪問(只需一次磁盤讀取操作)。
架構
通常，分布式文件系統將每個文件拆分為塊，中央主服務器保持文件名，到塊句柄的塊索引以及每個塊服務器具有的塊。
主要缺點是中央主服務器無法高效地處理許多小文件，并且由于所有讀請求都需要通過塊主服務器，所以對于許多并發用戶來說可能無法很好地擴展。
SeaweedFS管理主服務器中的數據卷，而不是管理塊。每個數據卷大小為32GB，并且可以容納大量文件。每個存儲節點可以有很多數據卷。所以主節點只需要存儲關于卷的元數據，這是相當少量的數據，并且通常是穩定的。
實際的文件元數據存儲在卷服務器上的每個卷中。由于每個卷服務器只管理自己磁盤上的文件的元數據，每個文件的元數據只有16個字節，因此所有文件訪問都可以從內存中讀取文件元數據，只需要一次磁盤操作即可實際讀取文件數據。
主服務器(master server)和卷服務器(volmue server)
該架構非常簡單。實際數據存儲在存儲節點的卷上。一個卷服務器可以有多個卷，并且都可以支持基本認證的讀寫訪問。
所有卷由主服務器管理。主服務器包含卷ID到卷服務器映射。這是相當靜態的信息，可以輕松緩存。
在每個寫入請求上，主服務器還會生成一個file key，這是一個不斷增長的64位無符號整數。由于寫入請求通常不如讀取請求頻繁，因此一臺主服務器應該能夠很好地處理并發
讀寫文件
當客戶端發送寫入請求時，主服務器為該文件返回(volume id, file key, file cookie, volume node url)。客戶端然后聯系卷節點并發送文件的內容。
當客戶端需要根據(volume id, file key, file cookie)讀取文件時，它可以通過卷標id詢問主服務器(volume node url, volume node public url)，或從緩存中檢索。然后客戶端可以獲取內容，或者只是在網頁上呈現URL并讓瀏覽器獲取內容。
存儲大小
在當前的實現中，每個卷可以是8x2 ^ 32個字節(32GiB)。這是因為將內容對齊到8個字節。通過更改2行代碼，可以輕松地將其增加到64G或128G，或者更多，代價是由于對齊而導致的一些浪費的填充空間。
可以有2 ^ 32卷。因此總系統大小為8 x 2 ^ 32字節x 2 ^ 32 = 8 x 4GiB x 4Gi = 128EiB(2 ^ 67字節或128 exbibytes)。
每個單獨的文件大小都受限于卷大小。
使用示例
本示例簡單搭建一個集群，集群規劃如下
Master Server :
192.168.0.193
Volmue Server:
192.168.0.191
192.168.0.193
192.168.0.195
192.168.0.196
啟動Master Server
./weed master -ip=192.168.0.193
啟動Volume Server
./weed volume -dir=/weedfs_data -mserver=192.168.0.193:9333 -port=8083 -ip=`hostname -i`
文件寫入
要上傳文件：首先，向/ dir / assign發送HTTP POST，PUT或GET請求以獲取fid和卷服務器url
> curl -X POST http://192.168.0.193:9333/dir/assign
{"fid":"8,081df3da0dce77","url":"192.168.0.196:8083","publicUrl":"192.168.0.196:8083","count":1}
其次，要存儲文件內容，請向響應中的url +'/'+ fid發送HTTP多部分PUT或POST請求：
> curl -X PUT -F file=@./test.log http://192.168.0.196:8083/8,081df3da0dce77
{"name":"test.log","size":8}
更新文件，只需使用新的文件內容再次發送一個PUT或POST請求。
刪除文件，只需發送HTTP DELETE請求到相同的URL +'/'+ fid URL：
> curl -X DELETE http://192.168.0.196:8083/8,081df3da0dce77
文件讀取
首先通過文件的volumeId查找volume server
> curl -X get http://192.168.0.193:9333/dir/lookup?volumeId=8
{"volumeId":"8","locations":[{"url":"192.168.0.196:8083","publicUrl":"192.168.0.196:8083"}]}
現在您可以使用公共URL從卷服務器讀取
http://192.168.0.196:8083/8,081df3da0dce77
性能
使用weedfs自動的命令對搭建的四個數據節點的集群進行了簡單的性能測試
使用50萬大小為50KB的文件進行讀寫操作，測試命令及結果如下：
在寫的過程中由于194節點磁盤滿了導致有極少一部分寫入請求失敗，不過不影響測試結果，各位就將就一下吧
./weed benchmark -size=51200 -n=500000 -server=192.168.0.193:9333
------------ Writing Benchmark ----------
Concurrency Level: 16
Time taken for tests: 278.368 seconds
Complete requests: 499520
Failed requests: 480
Total transferred: 25591146326 bytes
Requests per second: 1794.46 [#/sec]
Transfer rate: 89778.15 [Kbytes/sec]
Connection Times (ms)
min avg max std
Total: 0.7 8.8 18660.8 106.4
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
50% 7.1 ms
66% 8.4 ms
75% 9.3 ms
80% 10.0 ms
90% 12.9 ms
95% 16.3 ms
98% 21.0 ms
99% 24.6 ms
100% 18660.8 ms
------------ Randomly Reading Benchmark ----------
Concurrency Level: 16
Time taken for tests: 196.642 seconds
Complete requests: 500000
Failed requests: 0
Total transferred: 25615722837 bytes
Requests per second: 2542.69 [#/sec]
Transfer rate: 127212.71 [Kbytes/sec]
Connection Times (ms)
min avg max std
Total: 0.2 6.2 219.8 4.2
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
50% 5.8 ms
66% 7.5 ms
75% 8.2 ms
80% 8.7 ms
90% 10.7 ms
95% 14.0 ms
98% 16.8 ms
99% 18.6 ms
100% 219.8 ms
其他特性
可以選擇是否使用數據副本，以及副本的級別
master servers失敗自動漂移-杜絕但點故障
根據文件的mime類型自動進行gzip壓縮(linux查看文件的mime類型,file --mime-type)
刪除及更新操作之后通過壓縮實現自動的磁盤空間回收
集群中的服務器之間可以存在不同的磁盤空間，文件系統，操作系統
添加/刪除服務不會導致數據的重新平衡
可選擇修復jpeg圖片的方向
以下特性還沒有研究，后期再補上吧
Optional filer server provides "normal" directories and files via http
Support Etag, Accept-Range, Last-Modified, etc.
Support in-memory/leveldb/boltdb/btree mode tuning for memory/performance balance.
總結
以上是生活随笔為你收集整理的weedfs java_初窥weedfs分布式文件系统的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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