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文件导入和转存

JuiceFS 默认会将文件进行分块存储,并将元数据与数据剥离。正是这样的存储格式和分离架构,让 JuiceFS 得以成为高性能、强一致性文件系统。

但是在某些非常特殊的场景下,用户更需要直接在对象存储上保存原始文件,让对象存储里的文件能够脱离 JuiceFS 元数据使用,或者直接将对象存储中已有的大量文件直接导入 JuiceFS,使其可以通过 POSIX 访问,并利用上 JuiceFS 的强大缓存能力。在对象存储里保存完整文件并在 JuiceFS 中使用,我们称为「兼容格式」。而默认的文件分块存储的高性能模式,则称为「优化格式」。

从 5.0 开始,JuiceFS 极大改善了对兼容格式的支持,提供以下功能,来满足上述要求:

  • 对象存储的「导入」功能,也就是 juicefs import 命令。确切地说,这个命令早已支持,但从 5.0 开始,导入的文件也支持读缓存。
  • 「转存」功能,将 JuiceFS 中的分块格式文件,重新组合成完整文件上传至对象存储,让用户可以直接在对象存储中访问原始文件,一样支持读缓存。

导入对象存储已有文件

juicefs import 会扫描给定的对象存储地址,然后将目标文件的元数据信息写入 JuiceFS 元数据引擎,让这些文件在 JuiceFS 中也能访问,该操作并不会实际复制任何文件,文件仍原样保存在对象存储里,因此相较于 JuiceFS 原生的分块格式,这种存储格式称为「兼容格式」,意为和对象存储保持兼容。

导入的文件,使用上要注意:

  • 导入的文件同样占用文件系统空间,会计入目录配额,并且参与计费;
  • 可以修改文件名、权限,但无法修改对象存储数据。换言之,不论做何种操作,对象存储上的原始对象都不会变;
  • 同样地,删除这些文件也只会删除其元数据,并不会真正删除对象存储中的源文件;
  • 导入进 JuiceFS 的元数据,也不支持回收站,如果在 JuiceFS 中删除导入的文件,并不会在回收站找到他们,如果需要恢复,只能再次执行导入;
  • 导入的文件和 JuiceFS 自身的文件没有明显区别,如果要辨别一个文件是否属于导入文件,可以使用 juicefs info,如果在 info 的输出中关注 object 字段(而没有 chunks 表格),来识别兼容格式。

缓存

从 JuiceFS 5.0 开始,导入的文件同样支持本地缓存分布式缓存。虽然导入的文件并没有真正写入 JuiceFS 文件系统、经过 JuiceFS 的分块格式化,但实际缓存到本地盘时,仍然会被拆分为数据块(大小为文件系统的 block size),因此对于导入文件的缓存的使用和管理方式,和正常写入 JuiceFS 文件系统中的文件没有任何不同。

提示

从外部桶导入的文件,不支持缓存。因此如果希望导入的文件能享受到缓存功能,文件系统和导入源必须使用同一个对象存储桶,并且导入命令必须使用以下格式:

# URI 中不包含 bucket 参数,则支持缓存
juicefs import / /jfs/imported
juicefs import /prefix /jfs
# 如果 URI 包含了 bucket,便不支持缓存
# 在下方例子中,即使 BUCKET 正是文件系统所使用的桶,也不支持缓存
juicefs import BUCKET/prefix /jfs

使用 JuiceFS 的缓存功能加速导入文件的读取时,需要注意一致性问题:由于导入的对象本身并不受 JuiceFS 管理,如果对象发生了修改,而没有重新导入到 JuiceFS 的话,因为可能存在旧版本的缓存,不确保能读到最新的数据。因此如果导入 JuiceFS 以后,对象发生了变更,则需要再次导入。而已有的缓存数据,会根据导入的对象的修改时间自动失效。确保能读到修改过后的数据。

因此,对于需要反复修改的对象,建议将数据整体迁移到 JuiceFS,推荐用 juicefs sync 将数据写入 JuiceFS,但归功于 JuiceFS 的 POSIX 兼容性,你也可以用任意其他工具。

按需导入(实验性功能)

从 5.1.3 开始,JuiceFS 实验性地支持「按需导入」,该功能在上一小节 import 的基础上,允许用户将整个对象存储桶映射为一个 JuiceFS 文件系统,并且在访问时才 list 对象存储、导入元数据。相比定期 import 的流程,按需导入的模式有以下好处:

  • 不再需要定期 list,仅在访问发生时才现场解析,能够大大减轻对象存储的 list 压力;
  • 对象存储桶的文件量太大,完整导入整个桶会带来元数据较大内存压力,但是由于目录结构复杂(对象存储没有目录概念,此处指导入后的目录结构),难以恰当规划,可以用按需导入的方式来兼顾。
注意

按需导入是一个实验性功能,其用法和设计都有可能面临未来调整,如果你有意进行试用和评估,请务必联系 Juicedata 工程师,和我们充分沟通,并与我们一起开展测试。

使用流程

该功能只支持从文件系统关联的桶导入文件,因此必须在创建文件系统之初,就将待导入的桶设置为文件系统的关联桶(在 JuiceFS Web 控制台的文件系统设置页面操作)。满足这个前提以后,才能在服务器上操作挂载。

下方命令中,--source=/ 的含义是将对象存储的根路径映射到文件系统的根。目前这个参数的写法是固定的,不支持设为 / 以外的值。

juicefs mount myjfs /jfs --source=/

挂载完毕以后,ls 便能看到对象存储的顶级目录:

$ cd /jfs
$ ls -alh
...
drwxrwxrwx 2 root root 4.0K Nov 11 17:35 dir1
drwxrwxrwx 2 root root 4.0K Nov 11 17:35 dir2
drwxrwxrwx 2 root root 4.0K Nov 11 17:35 dir3

注意上方目录的 777 权限,JuiceFS 将目录权限赋予了特殊含义:凡是 777 的目录,都还没被实际访问过,因此并未完成元数据导入。但只要以任何形式访问这些目录下的内容,JuiceFS 就会立刻扫描对象存储、快速建立对应的文件目录结构。建立完成以后权限会发生变化:

# 用任何方式访问 dir1 下方的文件,既可以 cd 进入,也可以直接访问特定文件
$ ls dir1/file.txt

# 目录访问过以后,权限会从 777 变为 555
$ ls -alh
...
dr-xr-xr-x 5 root root 16K Nov 11 17:47 dir1
drwxrwxrwx 2 root root 4.0K Nov 11 17:35 dir2
drwxrwxrwx 2 root root 4.0K Nov 11 17:35 dir3

因此,在按需导入的工作流中,可以依据目录权限来判断加载的情况:777 代表尚未加载,如果不是 777,则说明目录已经导入元数据。可以读取或者运行预热。

写入文件(不推荐)

和上方的 import 命令类似,你无法修改从对象存储中直接导入的文件。如果导入以后删除了这些文件,也只会删除他们在 JuiceFS 中的元数据索引,并不会对桶中数据产生任何影响。

不过事实上,一个按需导入的文件系统,仍然可以像正常的 JuiceFS 文件系统一样写入新文件,写入的文件并不是以完整文件格式直接上传对象存储,而是用 JuiceFS 标准的分块格式写入到对象存储桶的 /[volume-name]/chunks/ 目录下。因此如果确实进行了写入,对象存储桶里将会存在两种形式的数据:用于导入 JuiceFS 的完整文件,以及通过 JuiceFS 写入的分块格式数据块。

我们目前不推荐在按需导入的文件系统中写入文件,这不仅会增加管理复杂度,需要辨别哪些文件是导入的、不支持修改,哪些文件是通过原生的分块格式写入,还会有数据丢失的风险:待元数据过期,下次扫描、重建元数据的时候,将会删除多余的文件和目录,引发数据丢失。

元数据有效期

导入以后,对象存储一侧的文件仍可能面临增删或修改,为了能将改动反映到 JuiceFS 文件系统,你需要根据变更频率来设定元数据的有效期:

juicefs mount myjfs /jfs --source=/ --refresh-interval=1h

如此设定后,导入的元数据会在 1 小时后过期。过期以后再访问,比如运行 ls,或者 lookup 一个不存在的文件时,都会触发更新元数据。当多个客户端同时要进行扫描时,会使用文件锁确保只有一个客户端在做扫描,避免重复扫描给对象存储造成更大压力。取决于数据量大小以及对象存储的 list 性能,扫描的过程仍然可能会卡住一段时间,元数据再次建立以后,就又恢复先前的高速访问。因此用户需要确定对象存储桶的更新频率,然后根据业务对时效性的要求来恰当设置更新间隔。

如果业务对访问延迟敏感、无法接受大目录过期以后首次访问的卡顿,那么也可以启用异步刷新,访问的时候会异步触发重新扫描,不等待重建完成。

juicefs mount myjfs /jfs --source=/ --refresh-interval=1h --refresh-in-background

需要注意,开启了异步刷新后,就不再满足由 --refresh-interval 定义的时效性,以上方的一小时设置为例,如果启用了异步更新,那么过期后 ls 不保证能看到过去一小时新增的文件,只有同步更新模式才能保证这一点。

缓存数据和预热

运行预热命令(juicefs warmup)会将已经建立元数据的部分进行预热,也就是权限为 555 的目录。如果对权限为 777 的目录进行预热,那么由于尚未扫描导入,JuiceFS 客户端不会下载任何其中的数据。这样的设计允许用户可以完全按需下载所需的数据,访问过哪些目录,预热的时候就会下载其中的数据,没访问过的目录就不会下载。这样的用法足够灵活,因此用户也必须将需要预热的目录提前进行访问、建立元数据。

用上方的案例进行示范:

$ ls -alh
...
dr-xr-xr-x 5 root root 16K Nov 11 17:47 dir1
drwxrwxrwx 2 root root 4.0K Nov 11 17:35 dir2
drwxrwxrwx 2 root root 4.0K Nov 11 17:35 dir3

# 对 777 目录进行预热,不会下载任何数据
$ juicefs warmup dir3

# 只有提前访问过、建立了元数据的目录,才会真正进行预热
$ juicefs warmup dir1

「导入」命令一样,按需导入的文件支持本地和分布式缓存,因此使用体验完全一致,请阅读链接所指的小节了解详细情况。

转存

功能启用以后,文件会在指定时间后被转存成完整文件、保存在对象存储。

convert

使用场景

  • 文件由 JuiceFS 写入,但希望后续也能通过对象存储直接读取,对接云上生态。之所以强调直接读取,是因为 JuiceFS 也提供 S3 接口,如果你只是需要为文件系统暴露 S3 接口,应该使用 S3 网关

  • 希望直接使用对象存储的生命周期管理、归档功能,将冷数据进行归档处理。归档的数据要求是已经合并转存为完整文件的状态,可以脱离 JuiceFS 元数据直接使用。

    注意,该场景的重点仍然是脱离 JuiceFS 使用,如果你仅仅是希望实现在 JuiceFS 中读写冷热数据,可以用 --storage-class 来为客户端指定存储级别,这是更合适的方式。

  • 由于数据合规性条例,必须在对象存储上保存原始文件。

  • 其他需要将对象存储数据方便地脱离 JuiceFS 使用的情况。

不应使用的场景

转存是针对少数极特殊场景推出的实验性功能,如果你的场景并未在上方列出,那么绝不应该使用此功能。启用转存会给文件系统带来一些重要的限制(比如转存后的文件是只读的),继续阅读下方的功能概览以了解。

举例说明,下列场景就不应该使用转存功能

  • 需要用 S3 接口访问 JuiceFS 文件系统。我们为这种需求提供 S3 网关功能,让文件系统可以通过 S3 API 访问,完全不需要使用转存功能。
  • 冷热数据分离读写。我们的客户端支持指定存储级别,可以在 juicefs auth 指定 --storage-class 参数,来指定客户端的存储级别,实现在同一个文件系统内写入不同存储级别的文件。

功能概览

从对象存储的文件列表观察转存过程,效果如下:

# 转存前
mybucket/
├── chunks
│   ├── 41
│   │   └── 1
│   │   ├── 1000001_0_4194304
│   │   └── 1000001_10_4194304
│   ├── 43
│   │   └── 1
│   │   ├── 1000003_0_4194304
...

# 转存后,文件会被原样写入对象存储,保留目录结构,原本分块格式的数据块会被删除
mybucket/
├── bigfile1.tar.gz
├── chunks
├── dir/bigfile2.tar.gz

由于「转存」的目的是脱离 JuiceFS 分块格式,在对象存储上进行「原样存储」,因此正如上方所示范的,文件会按照文件系统里的目录结构进行存储,因此如果开启转存,文件系统必须要独占对象存储桶,决不能一桶多用(也不能将该桶用于其他 JuiceFS 文件系统),否则将容易发生冲突、甚至导致数据丢失。

转存后的文件,也不再支持内容修改,写操作会直接报错提示没有权限。虽无法编辑,但可以进行 mv,该命令在 JuiceFS 中会被解释为「跨设备拷贝 + 删除」,相当于从兼容格式将文件正常读出,然后再以分块格式写回 JuiceFS,成为一个全新的文件,然后再删除源文件。由于 mv 将文件从兼容格式重新转为了分块格式,因此文件又可以正常编辑了,直到等待了指定时间以后,被再次转存。

启用转存的文件系统,所有目录再创建一段时间之后(包括空目录),就不能移动(mv),只能删除重建。

注意

转存文件不支持回收站,删除以后不会出现在回收站、无法恢复,对象存储一侧也会通过客户端后台任务进行异步清理。

转存功能目前处于内测阶段,如有需要请联系 Juicedata 工程师处理。

缓存

兼容格式的文件支持本地缓存分布式缓存。虽然转存文件已不再是分块格式,但实际缓存到本地盘时,仍然会被拆分为数据块(大小为文件系统的 block size),因此对于转存文件的缓存的使用和管理方式,和分块格式没有任何不同。

但也需要注意,转存完成后,由于元数据变化,文件已有的缓存会失效,可能需要再次预热来重新建立缓存。