1.基本元件介紹
JuiceFS Client：支援多種Client端的接口，比如相容POSIX檔案系統的接口，以此你可以将它挂載到系統上當檔案系統使用，且可以為k8s提供存儲使用，用ks8s的csi driver進行接入。同時也支援S3協定，開發了對應的S3網關進行支援；
Data Storage：對象存儲服務，用以存儲具體資料的，可以類比檔案系統裡的block資料儲存，支援多種後端存儲；
Metadata Engine：中繼資料服務，用以存儲檔案中繼資料資訊的，比如檔案名、目錄資訊、檔案inode等資訊，可以類比檔案系統裡的inode資料管理，支援多種中繼資料存儲；
2.快速部署
我們使用docker部署一個minio作為對象存儲服務，用docker部署一個redis作為中繼資料服務。
git下載下傳juicefs代碼并進行編譯生成juicefs二進制可執行檔案：
git clone https://github.com/juicedata/juicefs.git
cd juicefs && make
安裝docker和下載下傳redis和minio/minio鏡像。
部署中繼資料服務和對象存儲服務：
sudo docker run -d --name redis -v /data/redis-data:/data -p 6379:6379 --restart unless-stopped redis redis-server --appendonly yes
sudo docker run -d --name minio -v /data/minio-data:/data -p 9000:9000 --restart unless-stopped minio/minio server /data
進行format和挂載：
mkdir /data/ussfs
./juicefs format --storage minio --bucket http://127.0.0.1:9000/test123 --access-key minioadmin --secret-key minioadmin redis://127.0.0.1:6379/10 test123
./juicefs mount -d redis://127.0.0.1:6379/10 /data/ussfs
3.挂載過程分析
format過程：
format的作用是将一些中繼資料資訊先注冊好，在mount時進行擷取作為配置參數，比如對象存儲的相關資訊，bucket的相關資訊等。
流程說明：
（1）接收用戶端執行的指令，如果是mount的指令，則進入mount邏輯；
（2）通過format給定的url來判斷是哪種中繼資料服務，并初始化中繼資料服務對象；
（3）建構format結構體對象，結構體裡包含對象存儲服務資訊，block size等資訊；
（4）根據format的資訊初始化對象存儲服務并測試對象存儲服務是否可增删改操作，確定對象存儲服務可用；
（5）持久化format資訊，在redis為中繼資料服務時，即是将格式化後的format資料儲存到redis的setting這個key中；
（6）建立inode号為1的第一個檔案，檔案類型為目錄，作為後續建立檔案的父目錄，并持久化到中繼資料中。
mount過程：
mount就是将自定義的檔案系統挂載到指定目錄下，可供符合POSIX的接口進行調用，由mount中開啟的server服務進行檔案操作請求接收并處理。
（1）擷取mount中的指令行參數，擷取到中繼資料資訊url；
（2）建立中繼資料服務連接配接執行個體，從中繼資料服務中擷取之前儲存的format資訊；
（3）根據format資訊建立對象存儲服務連接配接執行個體storage，建立store對象，store對象是對對象存儲資料進行管理，store對象屬性裡包含了storage對象和對cache的管理；
（4）初始化vfs對象，vfs是一層虛拟檔案系統對象，它包含了對meta和storage的管理，建立了讀寫對象和檔案句柄管理；
（5）如果指令行參數中是有用-d指定了mount程序背景運作，則調用makeDaemon函數将fork出一個程序作為daemon程序背景運作；
（6）通過讀取挂載目錄檔案屬性來檢查挂載目錄是否可進行挂載；
（7）建立本次挂載session，生成session資訊儲存到中繼資料服務中；
（8）建立自定義的檔案系統類型，通過使用者态fuse（使用者空間實作檔案系統）庫來進行實作，啟動服務來接收fuse的請求資訊并封裝成request，解析request找到對應的處理函數進行處理并傳回。
啟動的server接收fuse請求大緻流程圖：
4.中繼資料儲存key含義解析
主要介紹在redis為中繼資料服務時，儲存的各個key的含義，友善下面講解讀寫流程。
這裡我們先列出redis中儲存的所有key：
可以看到，大概分成好幾種key，有i開頭的，有d開頭的，有c開頭的，還有其它的一些固定字元串的key。
setting：儲存的format資訊的key，對應的結構體：
type Format struct {
Name string
UUID string
Storage string
Bucket string
AccessKey string
SecretKey string `json:",omitempty"`
BlockSize int
Compression string
Shards int
Partitions int
Capacity uint64
Inodes uint64
EncryptKey string `json:",omitempty"`
}
i1：表示記錄的inode号為1的檔案的屬性資訊，同理i2為inode号為2的檔案屬性key，儲存的值對應的結構體為：
// Attr represents attributes of a node.
type Attr struct {
Flags uint8 // reserved flags
Typ uint8 // type of a node
Mode uint16 // permission mode
Uid uint32 // owner id
Gid uint32 // group id of owner
Atime int64 // last access time
Mtime int64 // last modified time
Ctime int64 // last change time for meta
Atimensec uint32 // nanosecond part of atime
Mtimensec uint32 // nanosecond part of mtime
Ctimensec uint32 // nanosecond part of ctime
Nlink uint32 // number of links (sub-directories or hardlinks)
Length uint64 // length of regular file
Rdev uint32 // device number
Parent Ino // inode of parent, only for Directory
Full bool // the attributes are completed or not
KeepCache bool // whether to keep the cached page or not
}
d1：當檔案為目錄類型時，就會對應一個d開頭的key，1表示該檔案夾是inode号為1的，它是一個hash類型的鍵，它的每個field key是檔案名字，field key對應的值是檔案類型和對應的inode号，field key的值儲存着檔案類型和檔案inode号。這樣的話就可以友善的找到某個目錄下的某個檔案名的inode号及該檔案的類型，同理d3就是inode号為3的檔案夾記錄着它檔案夾下的檔案元資訊。
c14_0：c表示chunk的意思，我們先來看下這個資料結構圖
可以看到一個檔案資料會被拆分成chunk來進行儲存的，如果是大檔案，那麼會被按指定大小拆分成多個chunk，這個c14的14就表示這個chunk是歸屬于inode14這個檔案的，c14_0的0則表示是第一個chunk，該key是清單類型的鍵，它的每個元素是一個slice，slice不是固定大小的，slice會根據block size大小拆分成多個block進行存儲，比如block size是4M，如果slice是6M，則拆分成2個block來進行存儲，計算出對應的兩個key把鍵值往對象存儲服務中存儲。比如生成35_0_16384和35_1_8192，35是表示這個slice的id（Slice結構體中的Chunkid字段），0和1表示兩個block，16384和8192分别表示block的大小，分别為4M和2M。
chunk的結構體：是slices清單的資料結構，[]meta.Slice
Slice結構體：
// Slice is a slice of a chunk.
// Multiple slices could be combined together as a chunk.
type Slice struct {
Chunkid uint64
Size uint32
Off uint32
Len uint32
}
nextinode：它是一個自增的key，作用是配置設定新的inode；
nextchunk：它也是自增的，用來配置設定給slice的chunkid的；
nextsession：它也是自增的，用來給session結構體配置設定session id的。
totalInodes和usedSpace是記錄目前一共有多少個inode和目前空間已使用量的。
5.讀寫檔案過程分析
5.1.建立檔案夾
建立檔案夾指令示例：mkdir /data/ussfs/testdir
流程圖：
（1）先擷取根檔案屬性資訊，然後通過檔案路徑和檔案名擷取指定檔案屬性，擷取的方式就是一層層擷取，比如/a/b/c，先是在a目錄下找b，然後在b目錄下找c，這是通過調用doLookup函數來查詢擷取；
（2）如果要建立的檔案夾不存在則進行建立，建立調用doMkdir函數進行建立，該函數又調用mknode函數來建立檔案資訊（檔案夾也是一個檔案）；
（3）從中繼資料伺服器中擷取一個新的inode号，如果是redis中繼資料服務，則是由一個自增的nextinode來儲存目前配置設定的inode号；
（4）設定新檔案的檔案屬性資訊，比如權限、建立時間等資訊；
（5）向父目錄中添加該新檔案，當redis為中繼資料服務時，則是向d開頭的key裡比如d1裡添加一條該新檔案資訊；
（6）更新父目錄檔案屬性資訊、新檔案屬性資訊和檔案系統的一些總體使用資訊。
建立檔案跟建立檔案夾類似，先調用的doCreate，然後也會調用mknode來生成inode和儲存檔案屬性資訊。
5.2.寫入資料到檔案
寫入檔案指令示例：echo "123456789" > /data/ussfs/testdir/testfile
（1）跟先前類似，先通過檔案路徑找到該檔案，擷取該檔案屬性資訊，如果檔案不存在先建立檔案；
（2）調用doopen函數打開檔案，主要是初始化檔案handle，建立檔案讀寫對象，傳回檔案描述符；
（3）調用dowrite，傳入偏移位置和寫入資料，通過偏移位置計算出要寫入到第幾個chunk中去，如果是跨chunk（一個chunk預設64M），則先寫入一部分資料到一個chunk，然後再寫剩下的資料到下一個chunk；
（4）在一個chunk中查找合适的slice進行寫入，比如改變的資料是在中間部分的，那其實隻要更新那一個slice資料即可，其它slice可以不變更，我們目前這場景是找不到一個合适的slice，它會建立一個slice，然後通過該slice進行資料上傳；
（5）通過偏移量進行block的計算，每個block會生成對應的key，然後調用對象存儲的put方法進行key value的上傳來存儲資料；
（6）儲存slice元資訊到中繼資料服務中。
5.3.讀取檔案資料
讀取檔案指令示例：cat /data/ussfs/testdir/testfile
（3）配置設定存儲資料的page資料結構，從中繼資料服務擷取所有slice清單；
（4）周遊每個slice，取出slice對應的所有block資訊儲存到page對象中；
（5）如果block有緩存則直接從緩沖中擷取，否則從對象存儲中重新擷取，并進行緩存。