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利用S3fs在Amazon EC2 Linux实例上挂载S3存储桶

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作者：SRE运维博客
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文章地址：https://www.cnsre.cn/posts/210409164113/
相关话题：https://www.cnsre.cn/tags/aws/

背景介绍

Amazon S3是互联网存储解决方案，能让所有开发人员访问同一个具备可扩展性、可靠性、安全性和快速价廉的数据存储基础设施。Amazon S3 提供了一个简单 Web 服务接口，可用于随时在 互联网上的任何位置存储和检索任何数量的数据。开发人员可以利用Amazon提供的REST API接口，命令行接口或者支持不同语言的SDK访问S3服务。

对于原来使用本地目录访问数据的应用程序，比如使用本地磁盘或网络共享盘保存数据的应用系统，如果用户希望把数据放到S3上，则需要修改数据的访问方式，比如修改为使用AWS SDK 或CLI访问S3中存储的数据。为了让用户原来的应用系统能在不做修改的情况下直接使用Amazon S3服务，需要把S3存储桶作为目录挂载到用户服务器的本地操作系统上。常用的挂载工具有S3fs和SubCloud等。本文主要介绍如何利用S3fs将S3存储桶挂载到Amazon EC2 Linux实例上。

S3fs介绍

S3fs是基于FUSE的文件系统，允许Linux和Mac Os X 挂载S3的存储桶在本地文件系统，S3fs能够保持对象原来的格式。关于S3fs的详细介绍，请参见：https://github.com/s3fs-fuse/s3fs-fuse

利用S3fs挂载S3存储桶

准备

使用拥有足够权限的IAM账号登录AWS控制台。

创建S3存储桶，给存储桶命名如s3fs-mount-bucket（如果使用已有存储桶，本步骤可略过）。

有该S3存储桶访问权限的 IAM 用户，并为该IAM用户创建访问密钥。

  • 关于如何创建IAM用户，请参见：http://docs.aws.amazon.com/zh_cn/IAM/latest/UserGuide/id_users_create.html#id_users_create_console
  • 关于如何为IAM用户创建访问密钥，请参见：http://docs.aws.amazon.com/zh_cn/IAM/latest/UserGuide/id_credentials_access-keys.html
  • 关于如何为IAM用户设置权限策略，请参见：http://docs.aws.amazon.com/zh_cn/IAM/latest/UserGuide/access_policies_create.html

https://aws.amazon.com/cn/blogs/security/writing-iam-policies-how-to-grant-access-to-an-amazon-s3-bucket/

创建并启动Amazon EC2 Linux实例

具体过程请参见：http://docs.aws.amazon.com/zh_cn/AWSEC2/latest/UserGuide/launching-instance.html

安装和配置S3fs

安装s3f

  • 安装必要的软件包
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sudo yum install automake fuse fuse-devel gcc-c++ git libcurl-devel libxml2-devel make openssl-devel
  • 下载，编译并安装s3fs
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git clone https://github.com/s3fs-fuse/s3fs-fuse.git
cd s3fs-fuse
./autogen.sh
./configure
make
sudo make install
  • 检查s3fs是否安装成功
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[ec2-user@ip-172-31-23-148 s3fs-fuse]$ s3fs
s3fs: missing BUCKET argument.
Usage: s3fs BUCKET:[PATH] MOUNTPOINT [OPTION]...
[ec2-user@ip-172-31-23-148 ~]$ which s3fs
/usr/local/bin/s3fs

创建IAM用户访问密钥文件

  • IAM用户访问密钥内容可以写入当前用户默认密钥文件比如/home/ec2-user/.passwd-s3fs或者用户自己创建的文件。
  • 命令格式：echo [IAM用户访问密钥ID]:[ IAM用户访问密钥] >[密钥文件名]
  • 命令举例：下面的例子将在当前用户默认路径创建密钥文件
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echo AKIAIOEO4E2VOHLxxxxx:2LXBboddEpRLmWl48i3+b4ziwPL3bJ4vxxxxxxxx > /home/ec2-user/.passwd-s3fs

请注意：访问海外AWS S3服务和中国 S3服务使用的是不同的IAM账号，对应不同的密钥。

设置密钥文件只能够被当前用户访问

  • 命令格式：chmod 600 [密钥文件名]
  • 命令举例：下面的例子将设置密钥文件只能被当前用户访问
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chmod 600 /home/ec2-user/.passwd-s3fs

手动挂载S3存储桶

S3fs挂载存储桶使用的命令是s3fs

s3fs的命令格式是：

  • s3fs BUCKET MOUNTPOINT [OPTION]…
  • s3fs [S3存储桶名] [本地目录名] [OPTION]
  • OPTION是可选项，格式是 –o <option_name>=<option_value>，常用的options有：
名称 含义 缺省值
passwd_file 指定挂载的密钥文件
connect_timeout 设置超时连接等待的时间，单位秒 300
url 设置访问s3的url http://s3.amazonaws.com
endpoint 设置s3存储桶的endpoint us-east-1
allow_other 设置allow_other允许所有用户访问挂载点目录，设置这个选项需要在 /etc/fuse.conf 文件添加user_allow_other选项

手动挂载AWS海外区域S3存储桶

  • 命令格式：s3fs [S3存储桶名] [本地目录名] -o passwd_file=[密钥文件名] -o endpoint=[区域名]
    命令举例：下面的例子将名为s3fs-mount-bucket的新加坡区域S3存储桶挂载到指定的本地目录/home/ec2-user/s3mnt。
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s3fs s3fs-mount-bucket /home/ec2-user/s3mnt -o passwd_file=/home/ec2-user/.passwd-s3fs -o endpoint=ap-northeast-1

手动挂载AWS中国北京区域S3存储桶

  • 命令格式：s3fs [S3存储桶名] [本地目录名] -o passwd_file=[密钥文件名] -o url=http://s3.cn-north-1.amazonaws.com.cn -o endpoint=cn-north-1
  • 命令举例：下面的例子将名为s3fs-mount-bucket的北京区域S3存储桶挂载到本地目录/home/ec2-user/s3mnt。
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s3fs s3fs-mount-bucket /home/ec2-user/s3mnt -o passwd_file=/home/ec2-user/.passwd-s3fs -o url=http://s3.cn-north-1.amazonaws.com.cn -o endpoint=cn-north-1

检查挂载结果

  • 挂载操作执行结束后，可以使用Linux df命令查看挂载是否成功。出现类似下面256T的s3fs文件系统即表示挂载成功。用户就可以进入本地挂载目录去访问存储在S3存储桶中的对象。
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[ec2-user@ip-172-31-23-148 ~]$ df -h

文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点

devtmpfs        488M   56K  488M    1% /dev

tmpfs           498M     0  498M    0% /dev/shm

/dev/xvda1      7.8G  1.2G  6.6G   15% /

s3fs            256T     0  256T    0% /home/ec2-user/s3mnt

 

[ec2-user@ip-172-31-23-148 ~]$ cd /home/ec2-user/s3mnt

[ec2-user@ip-172-31-23-148 s3mnt]$ ls -l

总用量 1

-rw-rw-r-- 1 ec2-user ec2-user 19 10月 18 07:13 a.txt

[ec2-user@ip-172-31-23-148 s3mnt]$

卸载挂载的S3存储桶

  • 如果不再需要通过挂载方式访问S3存储桶，可以使用Linux “umount”命令卸载
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[ec2-user@ip-172-31-23-148 ~]$ sudo umount /home/ec2-user/s3mnt

[ec2-user@ip-172-31-23-148 ~]$ df -h

文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点

devtmpfs        488M   56K  488M    1% /dev

tmpfs           498M     0  498M    0% /dev/shm

/dev/xvda1      7.8G  1.2G  6.6G   15% /

调试

如果遇到手动挂载不成功的问题，请尝试在执行的命令后面添加下面的参数，并检查输出日志中的错误提示信息：

  • 命令格式：[完整的s3fs挂载命令] -d -d -f -o f2 -o curldbg
  • 命令举例：下面的例子试图将名为s3fs-mount-bucket的S3存储桶挂载到指定的本地目录/home/ec2-user/s3mnt下，并输出挂载过程详细调试日志。
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[ec2-user@ip-172-31-23-148 ~]$ s3fs s3fs-mount-bucket /home/ec2-user/s3mnt -o passwd_file=/home/ec2-user/.passwd-s3fs -o url=http://s3.cn-north-1.amazonaws.com.cn -o endpoint=cn-north-1 -d -d -f -o f2 -o curldbg

[CRT] s3fs.cpp:set_s3fs_log_level(254): change debug level from [CRT] to [INF]

[CRT] s3fs.cpp:set_s3fs_log_level(254): change debug level from [INF] to [DBG]

[INF]     s3fs.cpp:set_moutpoint_attribute(4196): PROC(uid=500, gid=500) - MountPoint(uid=500, gid=500, mode=40775)

FUSE library version: 2.9.4

nullpath_ok: 0

nopath: 0

utime_omit_ok: 0

设置开机自动挂载S3存储桶

创建全局IAM用户访问密钥文件

切换Linux系统用户账号到root用户，把IAM用户访问密钥内容写入/etc/passwd-s3fs文件中，并限制该文件的访问权限。/etc/passwd-s3fs文件是s3fs保存IAM用户访问密钥的全局默认路径。

请注意：访问海外AWS S3服务和中国 S3服务使用的是不同的IAM账号，对应不同的密钥。

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sudo su

echo AKIAIOEO4E2VOHLxxxxx:2LXBboddEpRLmWl48i3+b4ziwPL3bJ4vxxxxxxxx > /etc/passwd-s3fs

chmod 600 /etc/passwd-s3fs

修改/etc/fstab文件

编辑/etc/fstab文件，添加后面的自动挂载命令。

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vi /etc/fstab

自动挂载海外区域S3存储桶

  • 命令格式：s3fs#[S3存储桶名] [本地目录名] fuse _netdev,allow_other,endpoint=[区域名] 0 0
  • 命令举例：添加下面的语句到/etc/fstab后，Linux系统启动后将自动把名为s3fs-mount-bucket的新加坡区域S3存储桶挂载到本地目录/home/ec2-user/s3mnt，并允许其它操作系统用户(非root用户)访问。
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/usr/local/bin/s3fs#s3fs-mount-bucket /home/ec2-user/s3mnt fuse _netdev,allow_other,endpoint=ap-northeast-1 0 0

自动挂载中国北京区域S3存储桶

  • 命令格式：s3fs#[S3存储桶名] [本地目录名] fuse allow_other,url=http://s3.cn-north-1.amazonaws.com.cn,endpoint=cn-north-1 0 0
  • 命令举例：添加下面的语句到/etc/fstab后，Linux系统启动将自动把名为s3fs-mount-bucket的北京区域S3存储桶挂载到本地目录/home/ec2-user/s3mnt下，并允许其它操作系统用户(非root用户)访问。
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/usr/local/bin/s3fs#s3fs-mount-bucket /home/ec2-user/s3mnt fuse allow_other,url=http://s3.cn-north-1.amazonaws.com.cn,endpoint=cn-north-1 0  0

局限性

利用S3fs可以方便的把S3存储桶挂载在用户本地操作系统目录中，但是由于S3fs实际上是依托于Amazon S3服务提供的目录访问接口，所以不能简单的把S3fs挂载的目录和本地操作系统目录等同使用。用户使用S3f3挂载S3存储桶和直接访问S3服务有类似的使用场景。适用于对不同大小文件对象的一次保存（上传），多次读取（下载）。不适用于对已保存文件经常做随机修改，因为每次在本地修改并保存文件内容都会导致S3fs上传新的文件到Amazon S3去替换原来的文件。从访问性能上来说，通过操作系统目录方式间接访问Amazon S3存储服务的性能不如直接使用SDK或CLI接口访问效率高。以本地配置文件方式保存访问密钥的安全性也不如使用EC2 IAM角色方式高。

关于S3fs使用时候需要注意的更多细节，请参考下面s3fs官网内容：
“Generally S3 cannot offer the same performance or semantics as a local file system. More specifically:

  • random writes or appends to files require rewriting the entire file
  • metadata operations such as listing directories have poor performance due to network latency
  • eventual consistency can temporarily yield stale data
  • no atomic renames of files or directories
  • no coordination between multiple clients mounting the same bucket
  • no hard links ”

通常S3不能提供与本地文件系统相同的性能或语义。进一步来说：

  • 随机写入或追加到文件需要重写整个文件
  • 元数据操作比如列出目录会因为网络延迟原因导致性能较差
  • 最终一致性设计可能临时导致过期数据
  • 没有对文件或目录的原子重命名功能
  • 挂载相同存储桶的多个客户端之间没有相互协调机制
  • 不支持硬链接

总结

利用S3fs可以把共享的Amazon S3存储桶直接挂载在用户服务器本地目录下，应用不需要做修改就可以直接使用Amazon S3存储服务，这种方式可以作为临时解决方案将传统应用快速迁移到AWS平台。

在已经提供了Amazon EFS（Elastic File System）服务的AWS区域，建议用户优先考虑使用Amazon EFS服务，因为它具有更高的性能。在目前还没有提供EFS服务的AWS区域，用户可以先暂时使用S3fs实现快速业务迁移。然后逐步调整S3数据访问实现方式，最终修改为使用AWS SDK或CLI方式高效并更加安全地访问S3存储服务。

作者：SRE运维博客
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