Linux利用inotify和rsync服务实现数据实时同步的原理解析

2022-10-25 10:14:45 作者：背对背依靠

inotify是系统内核的一个监控服务，属于操作系统内核的一个特有机制，用于监控文件的信息变化，这篇文章主要介绍了Linux利用inotify和rsync服务实现数据实时同步,需要的朋友可以参考下

文件定时同步的实现：

利用rsync结合cron计划任务实现：

rsync -av --delete /data/  10.0.0.12:/back
-a：保留文件属性
-v：显示过程
-delete：如果源文件没有的，目标文件里面有，就把目标文件里面的删除掉

文件实时同步的实现:

前提：

文件发生发生变化的时候就触发同步，但是触发同步需要一个依赖文件状态变化的功能。

inotify

inotify是系统内核的一个监控服务，属于操作系统内核的一个特有机制，用于监控文件的信息变化。

查看内核是否支持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内核参数:

max_queued_events：inotify 事件队列最大长度，如值太小会出现 Event Queue Overflow 错误，默认值：16384, 生产环境建议调大,比如:327679

max_user_instances：每个用户创建inotify实例最大值，默认值：128

max_user_watches：可以监视的文件的总数量（inotifywait 单进程），默认值：8192,建议调大

说明：
proc里面的参数可以通过sysctl工具来进行更改。

inotify-tools包主要工具：

inotifywait：在被监控的文件或目录上等待特定文件系统事件（open ，close，delete等）发生，常用于实时同步的目录监控（主要使用的就是这个工具）
inotifywatch：收集被监控的文件系统使用的统计数据，指文件系统事件发生的次数统计

inotifywait 命令：

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

选项：

-m, --monitor 始终保持事件监听

-d, --daemon 以守护进程方式执行，和-m相似，配合-o使用

-r, --recursive 递归监控目录数据信息变化

-q, --quiet 输出少量事件信息

--exclude <pattern> 指定排除文件或目录，使用扩展的正则表达式匹配的模式实现

--excludei <pattern> 和exclude相似，不区分大小写

-o, --outfile <file> 打印事件存到文件中，注意：使用绝对路径

-s, --syslogOutput 发送错误到syslog相当于标准错误输出

--timefmt <fmt> 指定时间输出格式

--format <fmt> 定义输出格式；即实际监控输出内容

-e 指定监听指定的事件，如果省略，表示所有事件都进行监听

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 选项指定的事件类型

create #文件或目录创建

delete #文件或目录被删除

modify #文件或目录内容被写入

attrib #文件或目录属性改变

close_write #文件或目录关闭，在写入模式打开之后关闭的

close_nowrite #文件或目录关闭，在只读模式打开之后关闭的

close #文件或目录关闭，不管读或是写模式

open #文件或目录被打开

lsdir #浏览目录内容

moved_to #文件或目录被移动到监控的目录中

moved_from #文件或目录从监控的目录中被移动

move #文件或目录不管移动到或是移出监控目录都触发事件

access #文件或目录内容被读取

delete_self #文件或目录被删除，目录本身被删除

unmount #取消挂载

inotifywait 的--timefmt 时间格式

%Y #年份信息，包含世纪信息

%y #年份信息，不包括世纪信息

%m #显示月份，范围 01-12

%d #每月的第几天，范围是 01-31

%H #小时信息，使用 24小时制，范围 00-23 

%M #分钟，范围 00-59 

%S      #秒，范例 0-60

inotifywait 的 --format 格式定义

%T #输出时间格式中定义的时间格式信息，通过 --timefmt option 语法格式指定时间信息

%w #事件出现时，监控的文件或目录的名称信息，相当于dirname

%f #事件出现时，将显示监控目录下触发事件的文件或目录信息，否则为空，相当于basename

%e #显示发生的事件信息，不同的事件默认用逗号分隔

%Xe #显示发生的事件信息，不同的事件指定用X进行分隔

例如：监控/data/目录的变化

[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有三种工作方式：

本地模式：本地文件系统上实现同步。命令行语法格式为上述"Local"段的格式
基于传统的ssh协议，本地主机使用远程shell和远程主机通信
作为一个独立服务，本地主机通过网络套接字连接远程主机上的rsync daemon

区别：

前两者的本质是通过本地或远程shell，而第3种方式则是让远程主机上运行rsyncd服务，使其监听在一个端口上，等待客户端的连接。

本地模式：

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

例如：

[root@LAP1 data]# rsync file1  file111

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

基于传统的ssh协议使用格式：

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
#不写用户名默认使用的就是当前主机使用的用户

作为一个独立服务:

Pull:
rsync [OPTION...] [USER@]HOST::SRC... [DEST]
rsync [OPTION...] rsync://[USER@]HOST[:PORT]/SRC... [DEST] #协议的形式访问，效果等同于上面

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

rsync常用选项：

-v：显示rsync过程中详细信息。可以使用"-vvvv"获取更详细信息。

-a --archive ：归档模式，表示递归传输并保持文件属性。

-t --times：保持mtime属性。强烈建议任何时候都加上"-t"，否则目标文件mtime会设置为系统时间，导致下次更新,检查出mtime不同从而导致增量传输无效

--delete   ：以SRC为主，对DEST进行同步。多则删之，少则补之

rsync的软件包：

官方网站: http://rsync.samba.org/

软件包：rsync，rsync-daemon（CentOS 8）

服务文件：/usr/lib/systemd/system/rsyncd.service

配置文件：/etc/rsyncd.conf

端口：873/tcp

两种方式实现rsync服务器

rsync即可以作为服务器端，也可以作为客户端程序。

方式一：通过rsync守护进程的方式实现rsync服务

#在备份服务器启动 rsync 进程
[root@bakup_server ~]# rsync --daemon #--daemon选项表示启动为守护进程
Failed to parse config file: /etc/rsyncd.conf #必须要有这个配置文件才能启动成功

[root@bakup_server ~]# touch /etc/rsyncd.conf #需要创建这个配置文件才能正常启动

[root@bakup_server ~]# rsync --daemon  #启动rsync守护进程

[root@bakup_server ~]# ss -ntl  #守护进程启动后会监听873端口
State                Recv-Q               Send-Q                              Local Address:Port                               Peer Address:Port               
LISTEN               0                    5                                         0.0.0.0:873                                     0.0.0.0:*                  
#设置rsync服务器的共享信息
[root@bakup_server ~]# cat /etc/rsyncd.conf #等号之间可以有空格
[backup]          #定义存放数据共享的名字
path = /bakup     #真实的路径，存放共享文件的路径 （利用rsync将这个目录共享出去，共享出去的名字叫做bakup）
read only = no    #指定可读写,默认只读

[root@bakup_server ~]# rsync --daemon #更改问配置文件以后需要重新开启守护进程才会生效

[root@bakup_server ~]# setfacl -m u:nobody:rwx /bakup/ #指定目录给nobody权限，默认用户以nobody访问此目录

使用客户端连接rsync备份服务器:
#格式 rsync rsync://host 或者 rsync host::

客户端查看服务器的情况：
[root@data_server ~]# rsync rsync://10.0.0.12  #以协议的形式访问
backup  #共享出来的名字

[root@data_server ~]# rsync 10.0.0.12::  #以服务的形式访问
backup

#实现客户端将文件拷贝到rsync共享的目录中
注意：传输的时候不管以谁的身份，都会映射为nobody，所以不用写用户名都行
[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

以独立服务方式运行rsync并实现验证功能

rsync-daemon：安装这个软件包以后会提供一个service服务，它会监听自己的独立端口

[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.

说明：

rsync默认传输文件的时候不需要验证

启用rsync的验证功能的方法：

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

#安装服务的时候自动创建rsync服务器的配置文件
[root@centos8 ~]#vi /etc/rsyncd.conf
uid = root             #远程用户映射到本机的用户，默认为nobody    指定以哪个用户来访问共享目录，将之指定为生成的文件所有者，默认为nobody
gid = root             #默认为nobody
#port = 874            #可指定非标准端口,默认873/tcp
#use chroot = no
max connections = 0    #不限制最大连接数
ignore errors          #如果有些错误，就跳过这些错误
exclude = lost+found/  #跳过指定的目录，不去复制
log file = /var/log/rsyncd.log      # 日志所在位置
pid file = /var/run/rsyncd.pid      # 存放进程的pid文件
lock file = /var/run/rsyncd.lock    # 存放锁文件
reverse lookup = no                 # 拒绝反向解析，不把ip解析为主机名
#hosts allow = 10.0.0.0/24          # 允许连接的主机
[backup]                #每个模块名对应一个不同的path目录，如果同名后面模块生效  共享名
path = /data/backup/    #共享的真实路径
comment = backup dir    #描述信息
read only = no          #默认是yes,即只读
auth users = rsyncuser  #默认anonymous可以访问rsync服务器  用于验证的账号，只有这个账号才能去访问
secrets file = /etc/rsync.pas  #存放密码的文件 格式：  用户名: 密码

例如：实现密码验证

[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
#必须要修改密码文件权限，不然客户端访问的时候会提示密码错误

客户端访问：
[root@CentOS8 ~]# rsync /etc/fstab   tom@10.0.0.12::backup
Password:  #交互输入tom的密码

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

注意：不指定用户名默认就是当前系统的用户

可以提前建立一个文件，将密码放在文件中

#非交互式查看共享目录
[root@CentOS8 ~]# echo "redhat" >/etc/rsync.pas #客户端存放rsync的密码信息

[root@CentOS8 ~]# chmod 600 /etc/rsync.pas #密码文件权限修改（必须，不然会报错）

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

inotify+rsync+shell 脚本实现实时数据同步

工作原理：

要利用监控服务（inotify），监控同步数据服务器目录中信息的变化
发现目录中数据产生变化，就利用rsync服务推送到备份服务器上

范例：inotify+rsync+shell 脚本实现实时数据同步

数据服务器：存放数据信息的服务器 10.0.0.11

备份服务器：存放备份信息的服务器 10.0.0.12

思路：利用inotidy监控事件是否发生变化，

[root@CentOS8 ~]# cat inotify_rsync.sh 
#!/bin/bash
SRC='/data/www/'  #需要同步的目录文件 #注意最后的/

DEST='tom@10.0.0.12::backup' #同步到备份数据器的指定位置

rpm -q rsync &> /dev/null || yum -y install rsync #如果不存在rsync这个工具就安装它

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} #需要同步的文件
	  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

#通过DATE  TIME DIR FILE 这四个变量记录发生的变化 日期 事件 目录 文件

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