分布式文件存储-FastDFS

2024-01-03 11:58:16

1.1 FastDFS简介

1.1.1 FastDFS体系结构

FastDFS是一个开源的轻量级分布式文件系统，它对文件进行管理，功能包括：文件存储、文件同步、文件访问（文件上传、文件下载）等，解决了大容量存储和负载均衡的问题。特别适合以文件为载体的在线服务，如相册网站、视频网站等等。

FastDFS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 架构包括 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。

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。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，Storageserver 没有实现自己的文件系统而是利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。

1.1.2 上传流程

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。

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。

1.2 FastDFS搭建

我们使用Docker搭建FastDFS的开发环境

拉取镜像

docker pull morunchang/fastdfs

运行tracker

docker run -d --name tracker --net=host morunchang/fastdfs sh tracker.sh

运行storage

docker run -d --name storage --net=host -e TRACKER_IP=<your tracker server address>:22122 -e GROUP_NAME=<group name> morunchang/fastdfs sh storage.sh

使用的网络模式是–net=host, <your tracker server address> 替换为你机器的Ip即可
<group name> 是组名，即storage的组
如果想要增加新的storage服务器，再次运行该命令，注意更换新组名

（4）修改nginx的配置

进入storage的容器内部，修改nginx.conf

docker exec -it storage  /bin/bash

进入后

vi /data/nginx/conf/nginx.conf

添加以下内容

location /group1/M00 {
   proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header;
     proxy_cache http-cache;
     proxy_cache_valid  200 304 12h;
     proxy_cache_key $uri$is_args$args;
     proxy_pass http://fdfs_group1;
     expires 30d;
 }

（5）退出容器

exit

（6）重启storage容器

docker restart storage

1.3 文件存储微服务

创建文件管理微服务changgou_service_file，该工程主要用于实现文件上传以及文件删除等功能。

（1）修改pom.xml，引入依赖

<dependency>
    <groupId>net.oschina.zcx7878</groupId>
    <artifactId>fastdfs-client-java</artifactId>
    <version>1.27.0.0</version>
</dependency>

（2）在resources文件夹下创建fasfDFS的配置文件fdfs_client.conf

connect_timeout = 60
network_timeout = 60
charset = UTF-8
http.tracker_http_port = 8080
tracker_server = 192.168.6.121:22122

connect_timeout：连接超时时间，单位为秒。

network_timeout：通信超时时间，单位为秒。发送或接收数据时。假设在超时时间后还不能发送或接收数据，则本次网络通信失败

charset：字符集

http.tracker_http_port ：.tracker的http端口

tracker_server： tracker服务器IP和端口设置

（3）在resources文件夹下创建application.yml

spring:
  servlet:
    multipart:
      max-file-size: 10MB
      max-request-size: 10MB
server:
  port: 8805

max-file-size是单个文件大小，max-request-size是设置总上传的数据大小

（4）启动类，创建启动类FileApplication

@SpringBootApplication
public class FileApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(FileApplication.class);
    }
}

1.4 文件上传

1.4.1 文件信息封装

文件上传一般都有文件的名字、文件的内容、文件的扩展名、文件的md5值、文件的作者等相关属性，我们可以创建一个对象封装这些属性，代码如下：

创建.FastDFSFile

package com.mmren.edu.hfang.file.model;

/**
 * 欢迎来到牧码人教育，做Java我们是专业的
 *
 * @创建人： 牧码人教育-Gerry
 * @创建时间： 2020-5-22
 * @功能描述： FastDFS文件属性类
 */

public class FastDFSFile {
    //文件名字
    private String name;
    //文件内容
    private byte[] content;
    //文件扩展名
    private String ext;
    //文件MD5摘要值
    private String md5;
    //文件创建作者
    private String author;

    public FastDFSFile(String name, byte[] content, String ext, String height,
                       String width, String author) {
        super();
        this.name = name;
        this.content = content;
        this.ext = ext;
        this.author = author;
    }

    public FastDFSFile(String name, byte[] content, String ext) {
        super();
        this.name = name;
        this.content = content;
        this.ext = ext;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public byte[] getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(byte[] content) {
        this.content = content;
    }

    public String getExt() {
        return ext;
    }

    public void setExt(String ext) {
        this.ext = ext;
    }

    public String getMd5() {
        return md5;
    }

    public void setMd5(String md5) {
        this.md5 = md5;
    }

    public String getAuthor() {
        return author;
    }

    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }
}

1.4.2 文件操作

创建FastDFSClient类,放在中实现FastDFS信息获取以及文件的相关操作，

代码如下：

package com.mmren.edu.hfang.file.client;

import com.mmren.edu.hfang.file.model.FastDFSFile;
import org.csource.common.NameValuePair;
import org.csource.fastdfs.ClientGlobal;
import org.csource.fastdfs.FileInfo;
import org.csource.fastdfs.ServerInfo;
import org.csource.fastdfs.StorageClient;
import org.csource.fastdfs.StorageServer;
import org.csource.fastdfs.TrackerClient;
import org.csource.fastdfs.TrackerServer;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

/**
 * 欢迎来到牧码人教育，做Java我们是专业的
 *
 * @创建人： 牧码人教育-Gerry
 * @创建时间： 2020-5-22
 * @功能描述： FastDFS客户端调用工具类
 */
public class FastDFSClient {

    private static org.slf4j.Logger logger = LoggerFactory.getLogger(FastDFSClient.class);

    /***
     * 初始化加载FastDFS的TrackerServer配置
     */
    static {
        try {
            String filePath = new ClassPathResource("fdfs_client.conf").getFile().getAbsolutePath();
            ClientGlobal.init(filePath);
        } catch (Exception e) {
            logger.error("FastDFS Client Init Fail!",e);
        }
    }

    /***
     * 文件上传
     * @param file
     * @return 1.文件的组名  2.文件的路径信息
     */
    public static String[] upload(FastDFSFile file) {
        //获取文件的作者
        NameValuePair[] meta_list = new NameValuePair[1];
        meta_list[0] = new NameValuePair("author", file.getAuthor());

        //接收返回数据
        String[] uploadResults = null;
        StorageClient storageClient=null;
        try {
            //创建StorageClient客户端对象
            storageClient = getTrackerClient();

            /***
             * 文件上传
             * 1)文件字节数组
             * 2)文件扩展名
             * 3)文件作者
             */
            uploadResults = storageClient.upload_file(file.getContent(), file.getExt(), meta_list);
        } catch (Exception e) {
            logger.error("Exception when uploadind the file:" + file.getName(), e);
        }

        if (uploadResults == null && storageClient!=null) {
            logger.error("upload file fail, error code:" + storageClient.getErrorCode());
        }
        //获取组名
        String groupName = uploadResults[0];
        logger.info("group:" + groupName);
        //获取文件存储路径
        String remoteFileName = uploadResults[1];
        logger.error("file path:" + remoteFileName);
        return uploadResults;
    }

    /***
     * 获取文件信息
     * @param groupName:组名
     * @param remoteFileName：文件存储完整名
     * @return
     */
    public static FileInfo getFile(String groupName, String remoteFileName) {
        try {
            StorageClient storageClient = getTrackerClient();
            return storageClient.get_file_info(groupName, remoteFileName);
        } catch (Exception e) {
            logger.error("Exception: Get File from Fast DFS failed", e);
        }
        return null;
    }

    /***
     * 文件下载
     * @param groupName
     * @param remoteFileName
     * @return
     */
    public static InputStream downFile(String groupName, String remoteFileName) {
        try {
            //创建StorageClient
            StorageClient storageClient = getTrackerClient();

            //下载文件
            byte[] fileByte = storageClient.download_file(groupName, remoteFileName);
            InputStream ins = new ByteArrayInputStream(fileByte);
            return ins;
        } catch (Exception e) {
            logger.error("Exception: Get File from Fast DFS failed", e);
        }
        return null;
    }

    /***
     * 文件删除
     * @param groupName
     * @param remoteFileName
     * @throws Exception
     */
    public static void deleteFile(String groupName, String remoteFileName)
            throws Exception {
        //创建StorageClient
        StorageClient storageClient = getTrackerClient();

        //删除文件
        int i = storageClient.delete_file(groupName, remoteFileName);
    }

    /***
     * 获取Storage组
     * @param groupName
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public static StorageServer[] getStoreStorages(String groupName)
            throws IOException {
        //创建TrackerClient
        TrackerClient trackerClient = new TrackerClient();
        //获取TrackerServer
        TrackerServer trackerServer = trackerClient.getConnection();
        //获取Storage组
        return trackerClient.getStoreStorages(trackerServer, groupName);
    }

    /***
     * 获取Storage信息,IP和端口
     * @param groupName
     * @param remoteFileName
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public static ServerInfo[] getFetchStorages(String groupName,
                                                String remoteFileName) throws IOException {
        TrackerClient trackerClient = new TrackerClient();
        TrackerServer trackerServer = trackerClient.getConnection();
        return trackerClient.getFetchStorages(trackerServer, groupName, remoteFileName);
    }

    /***
     * 获取Tracker服务地址
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public static String getTrackerUrl() throws IOException {
        return "http://"+getTrackerServer().getInetSocketAddress().getHostString()+":"+ClientGlobal.getG_tracker_http_port()+"/";
    }

    /***
     * 获取Storage客户端
     * @return
     * @throws IOException
     */
    private static StorageClient getTrackerClient() throws IOException {
        TrackerServer trackerServer = getTrackerServer();
        StorageClient storageClient = new StorageClient(trackerServer, null);
        return  storageClient;
    }

    /***
     * 获取Tracker
     * @return
     * @throws IOException
     */
    private static TrackerServer getTrackerServer() throws IOException {
        TrackerClient trackerClient = new TrackerClient();
        TrackerServer trackerServer = trackerClient.getConnection();
        return  trackerServer;
    }
}

1.4.3 文件上传

创建一个FileController，在该控制器中实现文件上传操作，代码如下：

package com.mmren.edu.hfang.file.controller;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.google.common.collect.Lists;
import com.mmren.edu.hfang.common.AppResult;
import com.mmren.edu.hfang.common.AppResultBuilder;
import com.mmren.edu.hfang.common.ResultCode;
import com.mmren.edu.hfang.file.client.FastDFSClient;
import com.mmren.edu.hfang.file.execption.FileServiceException;
import com.mmren.edu.hfang.file.model.FastDFSFile;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.multipart.MultipartFile;

import java.util.List;

/**
 * 欢迎来到牧码人教育，做Java我们是专业的
 *
 * @创建人： 牧码人教育-Gerry
 * @创建时间： 2020-5-22
 * @功能描述： 暴露文件上传的api类
 */
@RestController
@RequestMapping("/file")
public class FastDFSFileController {
    @PostMapping("/single/upload")
    public AppResult uploadFile(@RequestParam("file") MultipartFile file){
        try{
            //判断文件是否存在
            if (file == null){
                throw new FileServiceException("文件不存在");
            }
            //获取文件的完整名称
            String originalFilename = file.getOriginalFilename();
            if (StringUtils.isEmpty(originalFilename)){
                throw new FileServiceException("文件不存在");
            }

            //获取文件的扩展名称  abc.jpg   jpg
            String extName = originalFilename.substring(originalFilename.lastIndexOf(".") + 1);

            //获取文件内容
            byte[] content = file.getBytes();

            //创建文件上传的封装实体类
            FastDFSFile fastDFSFile = new FastDFSFile(originalFilename,content,extName);

            //基于工具类进行文件上传,并接受返回参数  String[]
            String[] uploadResult = FastDFSClient.upload(fastDFSFile);

            //封装返回结果
            String url = FastDFSClient.getTrackerUrl()+uploadResult[0]+"/"+uploadResult[1];
            return AppResultBuilder.success(url);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        return AppResultBuilder.error(ResultCode.UPLOAD_FILE_ERROR);
    }

    @PostMapping("/multi/upload")
    public AppResult uploadFiles(@RequestParam("files") MultipartFile[] files){
        // 创建一个集合用于存储多文件上传后的路径
        List<String> urlList = Lists.newArrayList();
        try{
            //判断文件是否存在
            if (files == null && files.length == 0){
                throw new FileServiceException("文件不存在");
            }
            for (int i = 0; i < files.length; i++) {
                MultipartFile file  = files[i];
                //获取文件的完整名称
                String originalFilename = file.getOriginalFilename();
                if (StringUtils.isEmpty(originalFilename)){
                    throw new FileServiceException("文件不存在");
                }

                //获取文件的扩展名称  abc.jpg   jpg
                String extName = originalFilename.substring(originalFilename.lastIndexOf(".") + 1);

                //获取文件内容
                byte[] content = file.getBytes();

                //创建文件上传的封装实体类
                FastDFSFile fastDFSFile = new FastDFSFile(originalFilename,content,extName);

                //基于工具类进行文件上传,并接受返回参数  String[]
                String[] uploadResult = FastDFSClient.upload(fastDFSFile);

                //封装返回结果
                String url = FastDFSClient.getTrackerUrl()+uploadResult[0]+"/"+uploadResult[1];

                // 存储到list集合
                urlList.add(url);
            }
            // 返回上传后文件列表信息
            return AppResultBuilder.success(JSON.toJSONString(urlList));
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        return AppResultBuilder.error(ResultCode.UPLOAD_FILE_ERROR);
    }
}

1.5 Postman测试文件上传

步骤：

1、选择post请求方式，输入请求地址 http://localhost:8001/upload

2、填写Headers

Key：Content-Type
Value：multipart/form-data

3、填写body

选择form-data 然后选择文件file 点击添加文件，最后发送即可。

码农公寓