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# Desgin doc: FileManager
## Objetive
在本文档中,我们设计说明了用户上传、下载、管理自己在PaddlePaddle Cloud上的文件所涉及到的模块和流程
# FileManager设计文档
## 名词解释
- PFS:是Paddle cloud File System的简称。与之相对的是Local File System。
- FileServer:接收用户管理文件命令的服务端
- FileManger:用户管理自己自己在PFS文件上的系统称为FileManager
- CephFS:是个POSIX 兼容的文件系统,它使用 Ceph 存储集群来存储数据.
- Chunk:逻辑划分文件的一个单位,用于文件分块上传或者下载。
- Ingress:Layer 7 Load Balancer
## 目标
在本文档中,我们设计说明了用户上传、下载、管理自己在PaddlePaddle Cloud上的文件所涉及到的模块和流程。架构图如下所示:
<image src=./src/filemanager.png width=8900>
## Module
### PFS Client
## PFS Client
- 提供用户管理Cloud文件的命令
- 用Golang写,可以跨平台执行
......@@ -14,66 +23,61 @@
### Ingress
- 在kubernets中运行
- 做Http转发、负载均衡
- 做HTTP转发、负载均衡
- 注意配置session保持,以便来自一个用户的访问可以定向到一个固定的机器上,减少冲突写的机会。
### FileServer
## FileServer
功能说明:
- gorpc写的HttpServer
- goRPC写的HTTPServer
- 响应外部的REST API的请求
- 在kubernets中运行
- 在kubernetes中运行
- [RESTAPI](./RESTAPI.md)接口
## 解释
### 为什么有chunk的抽象:
用户文件可能是比较大的,上传到Cloud或者下载到本地的时间可能比较长,而且在传输的过程中也可能出现网络不稳定的情况。为了应对以上的问题,我们提出了chunk的概念,一个chunk由所在的文件偏移、数据、数据长度及校验值组成。文件数据内容的上传和下载都是都过chunk的操作来实现的。由于chunk比较小(默认256K),完成一个传输动作的transaction的时间也比较短,不容易出错。
## 文件传输
### 文件权限
- 每一个用户在Cloud注册后可以申请分配用户空间,系统默认会在CephFS上分配一个固定大小(比如初始10G)的、有所有权限的volume,对用户而言就是自己的`home`目录。用户彼此之间的数据是隔离的、无法访问的。用户的空间大小第一期也不允许扩大。
- 公共数据集合放到一个单独的volume下,对所有外部用户只读。由于其被读取的可能比较频繁,需要提高其备份数,防止成为热点文件。
### 用户认证
身份的认证来自于用户或者程序是否有crt标识身份,以及是否有可信的CA确认这个身份证是否有效。我们这里描述的crt涉及到两个部分,一个是Client端程序访问FileServer的crt,不妨称之为Client crt;另外一个是FileServer访问CephFS的crt,不妨称之为CephFS crt。
- Client和FileServer相互认证的办法
`cloud.paddlepaddle.org`需要有自己的CA,FileServer和注册用户也要为其生成各自的私钥(key)、crt。这样用户把CA、自己的key和crt下载到本地后,Client程序可以用之和FileServer可以做相互的认证。
- CephFS验证FileServer的身份的方法
CephFS crt只有一个,也就是admin crt,拥有所有volume的读写权限。 FileServer从Client crt提取Client的身份(username),限制其可以操作的volume。
### 分块文件上传
用户文件可能是比较大的,上传到Cloud或者下载到本地的时间可能比较长,而且在传输的过程中也可能出现网络不稳定的情况。为了应对以上的问题,我们提出了chunk的概念,一个chunk由所在的文件偏移、数据、数据长度及校验值组成。文件数据内容的上传和下载都是都过chunk的操作来实现的。由于chunk比较小(默认256K),完成一个传输动作完成的时间也比较短,不容易出错。
一个典型的chunk如下所示:
```
type Chunk struct {
filePos int64
checkSum uint32
fileOffset int64
checksum uint32
len uint32
data []byte
}
```
### 关于文件权限
- 每一个用户在Cloud注册后可以申请分配用户空间,系统默认会在CephFS上分配一个固定大小(比如初始10G)的、有所有权限的volume,对用户而言就是自己的`home`目录。用户彼此之间的数据是隔离的、无法访问的。用户的空间大小第一期也不允许扩大。
- 公共数据集合放到一个单独的volume下,对所有外部用户只读。由于其被读取的可能比较频繁,需要提高其备份数,防止成为热点文件。
### 关于认证
> 通信各方都需要有各自的身份证。一个公司可以自签名一个CA身份证,并 且用它来给每个雇员以及每个程序签署身份证。这样,只要每台电脑上都预先安 装好公司自己的CA身份证,就可以用这个身份证验证每个雇员和程序的身份了。 这是目前很多公司的常用做法
身份的认证来自于用户或者程序是否有crt标识身份,以及是否有可信的CA确认这个身份证是否有效。我们这里描述的crt涉及到两个部分,一个是Client端程序访问FileServer的crt,不妨称之为Client crt;另外一个是FileServer访问CephFS的crt,不妨称之为CephFS crt。
- Client和FileServer相互认证的办法
`cloud.paddlepaddle.org`需要有自己的CA,FileServer和注册用户也要为其生成各自的私钥(key)、crt。这样用户把CA、自己的key和crt下载到本地后,Client程序可以用之和FileServer可以做相互的认证
- CephFS验证FileServer的身份的两种方法
- 第一种:每一个用户都有自己单独的访问CephFS crt。
用户访问其空间时,由FileServer读取它然后才可以在CephFS上完成操作。
- 第二种:CephFS crt只有一个,也就是admin crt,拥有所有volume的读写权限。
FileServer从Client crt提取Client的身份(username),限制其可以操作的volume。 我们选择这种。
### 关于文件传输
文件传输的的关键在于需要Client端对比src和dst的文件chunks的checkSum是否保持一致,不一致的由Client Get或者Post chunk完成。藉由上述的方法完成断点的数据传输。 upload文件时,由于一个文件可以是多个FileServer可写的,存在冲突的机会,需要Client端在Post最后一个chunk的时候检查dest文件的MD5值是否和本地文件一致。
### 文件传输的优化
文件传输的的关键在于需要Client端对比source和destination的文件chunks的checkSum是否保持一致,不一致的由Client Get或者Post chunk完成。藉由上述的方法完成断点的数据传输。 upload文件时,由于一个文件可以是多个FileServer可写的,存在冲突的机会,需要Client端在Post最后一个chunk的时候检查dest文件的MD5值是否和本地文件一致。
- 优化的方法:
- dst文件不存在时,可以没有Get的过程,只有Post。
- 文件的chunks信息可以做cache,不用每次启动传输都去读和计算。这个由于比较复杂,第一期暂时不做。
- 小的技巧:
- 可以用[Fallocate](https://golang.org/pkg/syscall/#Fallocate)生成sparse文件,让dst和src文件保持相同的大小。不同位置的chunk可以同时写入。
### 关于框架
准备拿出一点时间测试一下用[swagger-api](https://github.com/swagger-api/swagger-codegen)生成Client和FileServer的框架部分。如果框架生成好用,我们的精力就可以更多的放到逻辑本身上。
## 框架生成
[swagger-api](https://github.com/swagger-api/swagger-codegen)生成Client和FileServer的框架部分,以便我们可以把更多的精力放到逻辑本身上。
## 参考文档
- [Do you see tls?](https://github.com/k8sp/tls/blob/master/README.md)
- [s3](http://docs.aws.amazon.com/cli/latest/reference/s3/)
- linux man document
- [TLS complete guide](https://github.com/k8sp/tls/blob/master/README.md)
- [aws.s3](http://docs.aws.amazon.com/cli/latest/reference/s3/)
- [linux man document](https://linux.die.net/man/)
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