FastDFS 介绍

30 March, 2020. It was a Monday.

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FastDFS

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。

FastDFS 工作原理

下图是 FastDFS 的基本结构：

FastDFS基于 C/S结构，基于服务端包括 Tracker server和Storage server。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。其中：

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。

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）。

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。

文件上传

客户端上传文件的流程如上图所示，上传成功之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。

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。

文件下载

服务端下载文件的流程如上图所示，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：

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。
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。

使用示例

可以通过 java 程序来进行 FastDFS 文件的上传和下载操作。

首先得访问[fastdfs-client-java](https://github.com/happyfish100/fastdfs-client-java)下载源码并使用 maven 进行打包。然后在项目中进行引用：

<dependency>
    <groupId>org.csource</groupId>
    <artifactId>fastdfs-client-java</artifactId>
    <version>1.29-SNAPSHOT</version>
</dependency>

文件上传

public void testUpload(){
        // 加载配置文件
        try {
            ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs-client.properties");
            // 定义TrackerClient，用于请求TrackerServer
            TrackerClient tracker = new TrackerClient();
            // 获取trackerserver
            TrackerServer trackerServer = tracker.getTrackerServer();
            // 创建storageserver
            StorageServer storageServer = null;
            // 创建StorageClient1对象
            StorageClient1 client = new StorageClient1(trackerServer, storageServer);
            // 打开文件
            String filePath = "/Users/wx/Downloads/timg.jpeg";
            // 开始上传文件，返回文件id
            String  fileId = client.upload_file1(filePath,"jpeg",null);
            System.out.println(fileId);
            // group1/M00/00/00/wKh0gV6Ai3qAIrL8AAPk5r6YTL026.jpeg
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

文件下载

public void testDownload(){
        // 加载配置文件
        try {
            ClientGlobal.initByProperties("config/fastdfs-client.properties");
            // 定义TrackerClient，用于请求TrackerServer
            TrackerClient tracker = new TrackerClient();
            // 获取trackerserver
            TrackerServer trackerServer = tracker.getTrackerServer();
            // 创建storageserver
            StorageServer storageServer = null;
            // 创建StorageClient1对象
            StorageClient1 client = new StorageClient1(trackerServer, storageServer);
            // 开始下载文件
            byte[] bytes = client.download_file1("group1/M00/00/00/wKh0gV6Ai3qAIrL8AAPk5r6YTL026.jpeg");
            // 使用输出流来保存文件
            FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("/Users/wx/Downloads/timg01.jpeg"));
            fileOutputStream.write(bytes);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }