Linux利用inotify和rsync服務實現資料實時同步的原理解析

2022-10-26 14:03:53

檔案定時同步的實現：

利用rsync結合cron計劃任務實現：

rsync -av --delete /data/  10.0.0.12:/back
-a：保留檔案屬性
-v：顯示過程
-delete：如果原始檔沒有的，目標檔案裡面有，就把目標檔案裡面的刪除掉

檔案實時同步的實現:

前提：

檔案發生髮生變化的時候就觸發同步，但是觸發同步需要一個依賴檔案狀態變化的功能。

inotify

inotify是系統核心的一個監控服務，屬於作業系統核心的一個特有機制，用於監控檔案的資訊變化。

檢視核心是否支援inotify；

[root@LAP1 data]# ls -l /proc/sys/fs/inotify  
ls: cannot access ' ': No such file or directory
/proc/sys/fs/inotify:
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 Oct 24 23:39 max_queued_events
-rw-r--r-- 1 root root 0 Oct 24 23:39 max_user_instances
-rw-r--r-- 1 root root 0 Oct 24 23:39 max_user_watches

inotify核心引數:

max_queued_events：inotify 事件佇列最大長度，如值太小會出現 Event Queue Overflow 錯誤，預設值：16384, 生產環境建議調大,比如:327679

max_user_instances：每個使用者建立inotify範例最大值，預設值：128

max_user_watches：可以監視的檔案的總數量（inotifywait 單程序），預設值：8192,建議調大

說明：
proc裡面的引數可以通過sysctl工具來進行更改。

inotify-tools包主要工具：

inotifywait：在被監控的檔案或目錄上等待特定檔案系統事件（open ，close，delete等）發生，常用於實時同步的目錄監控（主要使用的就是這個工具）
inotifywatch：收集被監控的檔案系統使用的統計資料，指檔案系統事件發生的次數統計

inotifywait 命令：

inotifywait [ options ] file1 [ file2 ] [ file3 ] [ ... ]

選項：

-m, --monitor 始終保持事件監聽

-d, --daemon 以守護行程方式執行，和-m相似，配合-o使用

-r, --recursive 遞迴監控目錄資料資訊變化

-q, --quiet 輸出少量事件資訊

--exclude <pattern> 指定排除檔案或目錄，使用擴充套件的正規表示式匹配的模式實現

--excludei <pattern> 和exclude相似，不區分大小寫

-o, --outfile <file> 列印事件存到檔案中，注意：使用絕對路徑

-s, --syslogOutput 傳送錯誤到syslog相當於標準錯誤輸出

--timefmt <fmt> 指定時間輸出格式

--format <fmt> 定義輸出格式；即實際監控輸出內容

-e 指定監聽指定的事件，如果省略，表示所有事件都進行監聽

例如：

# 10.0.0.11
[root@LAP1 data]# cat file1 
[root@LAP1 data]# echo hello > file1
[root@LAP1 data]# ll file1
-rw-r--r-- 1 root root 6 Oct 24 23:50 file1
[root@LAP1 data]# chmod 666 


# 10.0.0.11
[root@LAP1 data]# inotifywait -m  file1
Setting up watches.
Watches established.
file1 OPEN
file1 CLOSE_NOWRITE,CLOSE
file1 MODIFY
file1 OPEN
file1 MODIFY
file1 CLOSE_WRITE,CLOSE
file1 ATTRIB

inotifywait -e 選項指定的事件型別

create #檔案或目錄建立

delete #檔案或目錄被刪除

modify #檔案或目錄內容被寫入

attrib #檔案或目錄屬性改變

close_write #檔案或目錄關閉，在寫入模式開啟之後關閉的

close_nowrite #檔案或目錄關閉，在唯讀模式開啟之後關閉的

close #檔案或目錄關閉，不管讀或是寫模式

open #檔案或目錄被開啟

lsdir #瀏覽目錄內容

moved_to #檔案或目錄被移動到監控的目錄中

moved_from #檔案或目錄從監控的目錄中被移動

move #檔案或目錄不管移動到或是移出監控目錄都觸發事件

access #檔案或目錄內容被讀取

delete_self #檔案或目錄被刪除，目錄本身被刪除

unmount #取消掛載

inotifywait 的--timefmt 時間格式

%Y #年份資訊，包含世紀資訊

%y #年份資訊，不包括世紀資訊

%m #顯示月份，範圍 01-12

%d #每月的第幾天，範圍是 01-31

%H #小時資訊，使用 24小時制，範圍 00-23 

%M #分鐘，範圍 00-59 

%S      #秒，範例 0-60

inotifywait 的 --format 格式定義

%T #輸出時間格式中定義的時間格式資訊，通過 --timefmt option 語法格式指定時間資訊

%w #事件出現時，監控的檔案或目錄的名稱資訊，相當於dirname

%f #事件出現時，將顯示監控目錄下觸發事件的檔案或目錄資訊，否則為空，相當於basename

%e #顯示發生的事件資訊，不同的事件預設用逗號分隔

%Xe #顯示發生的事件資訊，不同的事件指定用X進行分隔

例如：監控/data/目錄的變化

[root@CentOS8 data]# inotifywait -m --timefmt "%Y-%m-%d %H:%M:%S" --format="%T %w---%f event: %;e" /data
Setting up watches.
Watches established.
2022-10-24 17:12:57 /data/--- event: OPEN;ISDIR
2022-10-24 17:12:57 /data/--- event: ACCESS;ISDIR
2022-10-24 17:12:57 /data/--- event: CLOSE_NOWRITE;CLOSE;ISDIR
2022-10-24 17:13:06 /data/---file3 event: CREATE
2022-10-24 17:13:06 /data/---file3 event: OPEN
2022-10-24 17:13:06 /data/---file3 event: ATTRIB
2022-10-24 17:13:06 /data/---file3 event: CLOSE_WRITE;CLOSE

rsync工具

rsync有三種工作方式：

本地模式：本地檔案系統上實現同步。命令列語法格式為上述"Local"段的格式
基於傳統的ssh協定，本地主機使用遠端shell和遠端主機通訊
作為一個獨立服務，本地主機通過網路通訊端連線遠端主機上的rsync daemon

區別：

前兩者的本質是通過本地或遠端shell，而第3種方式則是讓遠端主機上執行rsyncd服務，使其監聽在一個埠上，等待使用者端的連線。

本地模式：

rsync [OPTION...] SRC... [DEST]

例如：

[root@LAP1 data]# rsync file1  file111

[root@LAP1 data]# ls
file1  file11  file111  file2

基於傳統的ssh協定使用格式：

Pull:
rsync [OPTION...] [USER@]HOST:SRC... [DEST]

Push:
rsync [OPTION...] SRC... [USER@]HOST:DEST

例如：

rsync -av --delete /data/  10.0.0.12:/back
#不寫使用者名稱預設使用的就是當前主機使用的使用者

作為一個獨立服務:

Pull:
rsync [OPTION...] [USER@]HOST::SRC... [DEST]
rsync [OPTION...] rsync://[USER@]HOST[:PORT]/SRC... [DEST] #協定的形式存取，效果等同於上面

Push:
rsync [OPTION...] SRC... [USER@]HOST::DEST
rsync [OPTION...] SRC... rsync://[USER@]HOST[:PORT]/DEST

rsync常用選項：

-v：顯示rsync過程中詳細資訊。可以使用"-vvvv"獲取更詳細資訊。

-a --archive ：歸檔模式，表示遞迴傳輸並保持檔案屬性。

-t --times：保持mtime屬性。強烈建議任何時候都加上"-t"，否則目標檔案mtime會設定為系統時間，導致下次更新,檢查出mtime不同從而導致增量傳輸無效

--delete   ：以SRC為主，對DEST進行同步。多則刪之，少則補之

rsync的軟體包：

官方網站: http://rsync.samba.org/

軟體包：rsync，rsync-daemon（CentOS 8）

服務檔案：/usr/lib/systemd/system/rsyncd.service

組態檔：/etc/rsyncd.conf

埠：873/tcp

兩種方式實現rsync伺服器

rsync即可以作為伺服器端，也可以作為使用者端程式。

方式一：通過rsync守護行程的方式實現rsync服務

#在備份伺服器啟動 rsync 程序
[root@bakup_server ~]# rsync --daemon #--daemon選項表示啟動為守護行程
Failed to parse config file: /etc/rsyncd.conf #必須要有這個組態檔才能啟動成功

[root@bakup_server ~]# touch /etc/rsyncd.conf #需要建立這個組態檔才能正常啟動

[root@bakup_server ~]# rsync --daemon  #啟動rsync守護行程

[root@bakup_server ~]# ss -ntl  #守護行程啟動後會監聽873埠
State                Recv-Q               Send-Q                              Local Address:Port                               Peer Address:Port               
LISTEN               0                    5                                         0.0.0.0:873                                     0.0.0.0:*                  
#設定rsync伺服器的共用資訊
[root@bakup_server ~]# cat /etc/rsyncd.conf #等號之間可以有空格
[backup]          #定義存放資料共用的名字
path = /bakup     #真實的路徑，存放共用檔案的路徑 （利用rsync將這個目錄共用出去，共用出去的名字叫做bakup）
read only = no    #指定可讀寫,預設唯讀

[root@bakup_server ~]# rsync --daemon #更改問組態檔以後需要重新開啟守護行程才會生效

[root@bakup_server ~]# setfacl -m u:nobody:rwx /bakup/ #指定目錄給nobody許可權，預設使用者以nobody存取此目錄

使用使用者端連線rsync備份伺服器:
#格式 rsync rsync://host 或者 rsync host::

使用者端檢視伺服器的情況：
[root@data_server ~]# rsync rsync://10.0.0.12  #以協定的形式存取
backup  #共用出來的名字

[root@data_server ~]# rsync 10.0.0.12::  #以服務的形式存取
backup

#實現使用者端將檔案拷貝到rsync共用的目錄中
注意：傳輸的時候不管以誰的身份，都會對映為nobody，所以不用寫使用者名稱都行
[root@data_server ~]# rsync /root/anaconda-ks.cfg root@10.0.0.12::backup

[root@bakup_server bakup]# ll
total 8
-rw------- 1 nobody nobody 1526 Oct 24 17:48 anaconda-ks.cfg
-rw-r--r-- 1 nobody nobody  658 Oct 24 17:49 fstab

以獨立服務方式執行rsync並實現驗證功能

rsync-daemon：安裝這個軟體包以後會提供一個service服務，它會監聽自己的獨立埠

[root@bakup_server ~]# yum install rsync-daemon
Installed:
  rsync-daemon-3.1.3-9.el8.noarch

[root@bakup_server ~]# systemctl enable rsyncd.service 
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/rsyncd.service → /usr/lib/systemd/system/rsyncd.service.

說明：

rsync預設傳輸檔案的時候不需要驗證

啟用rsync的驗證功能的方法：

[root@backup-centos8 ~]#dnf -y install rsync-daemon

#安裝服務的時候自動建立rsync伺服器的組態檔
[root@centos8 ~]#vi /etc/rsyncd.conf
uid = root             #遠端使用者對映到本機的使用者，預設為nobody    指定以哪個使用者來存取共用目錄，將之指定為生成的檔案所有者，預設為nobody
gid = root             #預設為nobody
#port = 874            #可指定非標準埠,預設873/tcp
#use chroot = no
max connections = 0    #不限制最大連線數
ignore errors          #如果有些錯誤，就跳過這些錯誤
exclude = lost+found/  #跳過指定的目錄，不去複製
log file = /var/log/rsyncd.log      # 紀錄檔所在位置
pid file = /var/run/rsyncd.pid      # 存放程序的pid檔案
lock file = /var/run/rsyncd.lock    # 存放鎖檔案
reverse lookup = no                 # 拒絕反向解析，不把ip解析為主機名
#hosts allow = 10.0.0.0/24          # 允許連線的主機
[backup]                #每個模組名對應一個不同的path目錄，如果同名後面模組生效  共用名
path = /data/backup/    #共用的真實路徑
comment = backup dir    #描述資訊
read only = no          #預設是yes,即唯讀
auth users = rsyncuser  #預設anonymous可以存取rsync伺服器  用於驗證的賬號，只有這個賬號才能去存取
secrets file = /etc/rsync.pas  #存放密碼的檔案 格式：  使用者名稱: 密碼

例如：實現密碼驗證

[root@CentOS8 ~]# yum install rsync-daemon

[root@CentOS8 ~]# systemctl enable rsyncd --now

[root@CentOS8 ~]# cat /etc/rsyncd.conf
uid = root
gid = root
max connections = 0
ignore errors
exclude = lost+found/
log file = /var/log/rsyncd.log
pid file = /var/run/rsyncd.pid
lock file = /var/run/rsyncd.lock
reverse lookup = no

[backup]
path = /data/backup/
comment = backup dir
read only = no
auth users = tom
secrets file = /etc/rsync.pas

[root@CentOS8 ~]# systemctl restart rsyncd.service

[root@CentOS8 ~]# mkdir /data/backup/ -p

[root@CentOS8 ~]# echo "tom:redhat" > /etc/rsync.pas

[root@CentOS8 ~]# chmod 600 /etc/rsync.pas
#必須要修改密碼檔案許可權，不然使用者端存取的時候會提示密碼錯誤

使用者端存取：
[root@CentOS8 ~]# rsync /etc/fstab   tom@10.0.0.12::backup
Password:  #互動輸入tom的密碼

或者： 
[root@CentOS8 ~]# rsync /root/anaconda-ks.cfg  rsync://tom@10.0.0.12/backup
Password:

注意：不指定使用者名稱預設就是當前系統的使用者

可以提前建立一個檔案，將密碼放在檔案中

#非互動式檢視共用目錄
[root@CentOS8 ~]# echo "redhat" >/etc/rsync.pas #使用者端存放rsync的密碼資訊

[root@CentOS8 ~]# chmod 600 /etc/rsync.pas #密碼檔案許可權修改（必須，不然會報錯）

測試：
[root@CentOS8 ~]# rsync --password-file=/etc/rsync.pas /root/file111  rsync://tom@10.0.0.12/backup

inotify+rsync+shell 指令碼實現實時資料同步

工作原理：

要利用監控服務（inotify），監控同步資料伺服器目錄中資訊的變化
發現目錄中資料產生變化，就利用rsync服務推播到備份伺服器上

範例：inotify+rsync+shell 指令碼實現實時資料同步

資料伺服器：存放資料資訊的伺服器 10.0.0.11

備份伺服器：存放備份資訊的伺服器 10.0.0.12

思路：利用inotidy監控事件是否發生變化，

[root@CentOS8 ~]# cat inotify_rsync.sh 
#!/bin/bash
SRC='/data/www/'  #需要同步的目錄檔案 #注意最後的/

DEST='tom@10.0.0.12::backup' #同步到備份資料器的指定位置

rpm -q rsync &> /dev/null || yum -y install rsync #如果不存在rsync這個工具就安裝它

inotifywait -mrq  --exclude=".*.swp" --timefmt '%Y-%m-%d %H:%M:%S' --format '%T %w %f' -e create,delete,moved_to,close_write,attrib ${SRC} | while read DATE TIME DIR FILE; do
          FILEPATH=${DIR}${FILE} #需要同步的檔案
	  rsync -az --delete --password-file=/etc/rsync.pas  $SRC $DEST && echo "At ${TIME} on ${DATE}, file $FILEPATH was backuped up via rsync" >>  /var/log/changelist.log
done

#通過DATE  TIME DIR FILE 這四個變數記錄發生的變化 日期 事件 目錄 檔案

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