mfs(mooseFS)深入分析(chunkserver选择算法)

数据分布算法是分布式文件系统的核心内容。

mfs是如何选择chunkserver来存储数据是最吸引我的一点，也是我看mfs源码的目的所在。

如果自己设计一套chunkserver选择算法，我们要达到哪些目标呢？

1,文件打散后尽量平均分布到各台chunkserver上

2,各台chunkserver上的chunk数量尽可能的平均

3,数据分发过程衡量系统负载，尽量把数据放在负载低的chunkserver上

4,数据分发过程是否应该衡量各台chunkserver的可用空间？？？

5,机架感应？？？

回到mfs上，我们来看看它的分布算法。

还记得matocsserventry结构中的carry字段么，这个字段就是分布算法的核心。

每台chunkserver会有自己的carry值，在选择chunkserver会将每台chunkserver按照carry从大到小做快速排序，

优先选择carry值大的chunkserver来使用。

在描述具体算法前，先介绍三个概念：

allcnt：mfs中可用的chunkserver的个数

availcnt：mfs中当前可以直接存储数据的chunkserver的个数

demand：当前文件的副本数目

先说allcnt，可用的chunkserver要满足下面几个条件：

1,chunkserver是活着的

2,chunkserver的总空间大于0

3,chunkserver的可用空间(总空间-使用空间)大于1G

availcnt指的是carry值大于1的可用chunkserver的个数，也就是在allcnt的约束条件上加一条carry值大于1。

文件1.txt需要存储2个副本，但是mfs中仅仅有1台chunkserver可用，也就是demand>allcnt的时候，

mfs会自动减少文件的副本个数到allcnt，保证文件可以成功写入系统。

关于carry有下面几个规则：

1,仅carry值大于1的chunkserver可以存储新数据

2,每台chunkserver存储新数据后其carry会减1

3,demand>availcnt的时候，会递归的增加每台chunkserver的carry值，直到demand<=availcnt为止

4,每台chunkserver每次carry值的增加量等于当前chunkserver总空间除以最大的chunkserver总空间

上面的规则比较复杂，举个例子就更加清晰了。

chunkserver 1：totalspace:3.94G carry:0.463254

chunkserver 2：totalspace:7.87G carry:0.885674

文件1.txt大小1k，mfs默认一个chunk大小为64M，所以仅仅需要一个chunk就够了。

此时 availcnt=0，demand=1，所以需要增加carry值

chunkserver 1：carry=0.463254 + (3.94/7.87) = 0.463254 + 0.500005 = 0.963259

chunkserver 2：carry=0.885674 + (7.87/7.87) = 0.885674 + 1.000000 = 1.885674

此时 availcnt=1，demand=1，所以不需要增加carry值

对chunkserver按照carry从大到小排序结果为：chunkserver 2 > chunkserver 1

文件1.txt的chunk会存储到chunkserver 2上，同时chunkserver 2的carry会减1

如下：

chunkserver 1：carry=0.963259

chunkserver 2：carry=1.885674 – 1 = 0.885674

文件2.txt大小1k，mfs默认一个chunk大小为64M，所以仅仅需要一个chunk就够了。

此时 availcnt=0，demand=1，所以需要增加carry值

chunkserver 1：carry=0.963259 + (3.94/7.87) = 0.963259 + 0.500005 = 1.463264

chunkserver 2：carry=0.885674 + (7.87/7.87) = 0.885674 + 1.000000 = 1.885674

此时 availcnt=2，demand=1，所以不需要增加carry值

对chunkserver按照carry从大到小排序结果为：chunkserver 2 > chunkserver 1

文件2.txt的chunk会存储到chunkserver 2上，同时chunkserver 2的carry会减1

如下：

chunkserver 1：carry=1.463264

chunkserver 2：carry=1.885674 – 1 = 0.885674

文件3.txt大小1k，mfs默认一个chunk大小为64M，所以仅仅需要一个chunk就够了。

此时 availcnt=1，demand=1，所以不需要增加carry值

对chunkserver按照carry从大到小排序结果为：chunkserver 1 > chunkserver 2

文件3.txt的chunk会存储到chunkserver 1上，同时chunkserver 1的carry会减1

如下：

chunkserver 1：carry=1.463264 – 1 = 0.463264

chunkserver 2：carry=0.885674

因为两台chunkserver的总空间大小不一致，根据算法总空间大的那台chunkserver会存储更多的新数据。

记住，仅仅和chunkserver的总空间有关系，和可用空间没有任何关系。

也就是说，当各台chunkserver总空间大小差不多的情况下，chunk能更好的平均分布，否则mfs会更倾向于选择总空间大的机器来使用。

最后一个问题，当mfs刚刚启动的时候，carry值是如果获得的？

答案是随机产生，通过rndu32()这个函数，随机产生一个小于1，大于等于0的数。

测试结果如下：

Nov 23 01:01:25 sunwg mfsmaster[13175]: 192.168.0.159,0.594834

Nov 23 01:01:25 sunwg mfsmaster[13175]: 192.168.0.160,0.000000

Nov 23 01:03:58 sunwg mfsmaster[13187]: 192.168.0.159,0.516242

Nov 23 01:03:58 sunwg mfsmaster[13187]: 192.168.0.160,0.826559

Nov 23 01:04:17 sunwg mfsmaster[13192]: 192.168.0.159,0.123765

Nov 23 01:04:17 sunwg mfsmaster[13192]: 192.168.0.160,0.389592