Linux下同步工具inotify+rsync使用詳解

點點閱 2017-08-28

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1. rsync

1.1 什么是rsync

rsync是一個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)同步工具，可通過LAN/WAN快速同步多臺主機(jī)間的文件。它使用所謂的“Rsync演算法”來使本地和遠(yuǎn)程兩個主機(jī)之間的文件達(dá)到同步，這個算法只傳送兩個文件的不同部分，而不是每次都整份傳送，因此速度相當(dāng)快。所以通?？梢宰鳛閭浞莨ぞ邅硎褂?。

運行Rsync server的機(jī)器也叫backup server，一個Rsync server可同時備份多個client的數(shù)據(jù)；也可以多個Rsync server備份一個client的數(shù)據(jù)。Rsync可以搭配ssh甚至使用daemon模式。Rsync server會打開一個873的服務(wù)通道(port)，等待對方rsync連接。連接時，Rsync server會檢查口令是否相符，若通過口令查核，則可以開始進(jìn)行文件傳輸。第一次連通完成時，會把整份文件傳輸一次，下一次就只傳送二個文件之間不同的部份。

基本特點：

可以鏡像保存整個目錄樹和文件系統(tǒng)；
可以很容易做到保持原來文件的權(quán)限、時間、軟硬鏈接等；
無須特殊權(quán)限即可安裝；
優(yōu)化的流程，文件傳輸效率高；
可以使用rcp、ssh等方式來傳輸文件，當(dāng)然也可以通過直接的socket連接；
支持匿名傳輸。

命令語法：
rsync的命令格式可以為以下六種：
　rsync [OPTION]… SRC DEST
　rsync [OPTION]… SRC [USER@]HOST:DEST
　rsync [OPTION]… [USER@]HOST:SRC DEST
　rsync [OPTION]… [USER@]HOST::SRC DEST
　rsync [OPTION]… SRC [USER@]HOST::DEST
　rsync [OPTION]… rsync://[USER@]HOST[:PORT]/SRC [DEST]

對應(yīng)于以上六種命令格式，我們可以總結(jié)rsync有2種不同的工作模式：

shell模式：使用遠(yuǎn)程shell程序（如ssh或rsh）進(jìn)行連接。當(dāng)源路徑或目的路徑的主機(jī)名后面包含一個冒號分隔符時使用這種模式，rsync安裝完成后就可以直接使用了，無所謂啟動。（目前沒有嘗試過這個方法）
daemon模式：使用TCP直接連接rsync daemon。當(dāng)源路徑或目的路徑的主機(jī)名后面包含兩個冒號，或使用rsync://URL時使用這種模式，無需遠(yuǎn)程shell，但必須在一臺機(jī)器上啟動rsync daemon，默認(rèn)端口873，這里可以通過rsync --daemon使用獨立進(jìn)程的方式，或者通過xinetd超級進(jìn)程來管理rsync后臺進(jìn)程。

當(dāng)rsync作為daemon運行時，它需要一個用戶身份。如果你希望啟用chroot，則必須以root的身份來運行daemon，監(jiān)聽端口，或設(shè)定文件屬主；如果不啟用chroot，也可以不使用root用戶來運行daemon，但該用戶必須對相應(yīng)的模塊擁有讀寫數(shù)據(jù)、日志和lock file的權(quán)限。當(dāng)rsync以daemon模式運行時，它還需要一個配置文件——rsyncd.conf。修改這個配置后不必重啟rsync daemon，因為每一次的client連接都會去重新讀取該文件。

我們一般把DEST遠(yuǎn)程服務(wù)器端成為rsync Server，運行rsync命令的一端SRC稱為Client。

安裝：
rsync在CentOS6上默認(rèn)已經(jīng)安裝，如果沒有則可以使用yum install rsync -y，服務(wù)端和客戶端是同一個安裝包。

# rsync -h

1.2 同步測試

關(guān)于rsync命令的諸多選項說明，見另外一篇文章rsync與inotifywait命令和配置選項說明。

1.2.1 本機(jī)文件夾同步

# rsync -auvrtzopgP --progress  /root/ /tmp/rsync_bak/

會看到從/root/傳輸文件到/tmp/rsync_bak/的列表和速率，再運行一次會看到sending incremental file list下沒有復(fù)制的內(nèi)容，可以在/root/下touch某一個文件再運行看到只同步了修改過的文件。

上面需要考慮以下問題：

刪除/root/下的文件不會同步刪除/tmp/rsync_bak，除非加入--delete選項
文件訪問時間等屬性、讀寫等權(quán)限、文件內(nèi)容等有任何變動，都會被認(rèn)為修改
目標(biāo)目錄下如果文件比源目錄還新，則不會同步
源路徑的最后是否有斜杠有不同的含義：有斜杠，只是復(fù)制目錄中的文件；沒有斜杠的話，不但要復(fù)制目錄中的文件，還要復(fù)制目錄本身

1.3 同步到遠(yuǎn)程服務(wù)器

在服務(wù)器間rsync傳輸文件，需要有一個是開著rsync的服務(wù)，而這一服務(wù)需要兩個配置文件，說明當(dāng)前運行的用戶名和用戶組，這個用戶名和用戶組在改變文件權(quán)限和相關(guān)內(nèi)容的時候有用，否則有時候會出現(xiàn)提示權(quán)限問題。配置文件也說明了模塊、模塊化管理服務(wù)的安全性，每個模塊的名稱都是自己定義的，可以添加用戶名密碼驗證，也可以驗證IP，設(shè)置目錄是否可寫等，不同模塊用于同步不同需求的目錄。

1.3.1 服務(wù)端配置文件

** /etc/rsyncd.conf： **

#2014-12-11 by Sean
uid=root
gid=root
use chroot=no
max connections=10
timeout=600
strict modes=yes
port=873
pid file=/var/run/rsyncd.pid
lock file=/var/run/rsyncd.lock
log file=/var/log/rsyncd.log

[module_test]
path=/tmp/rsync_bak2
comment=rsync test logs
auth users=sean
uid=sean
gid=sean
secrets file=/etc/rsyncd.secrets
read only=no
list=no
hosts allow=172.29.88.204
hosts deny=0.0.0.0/32

這里配置socket方式傳輸文件，端口873，[module_test]開始定義一個模塊，指定要同步的目錄（接收）path，授權(quán)用戶，密碼文件，允許哪臺服務(wù)器IP同步（發(fā)送）等。關(guān)于配置文件中選項的詳細(xì)說明依然參考rsync與inotifywait命令和配置選項說明。

經(jīng)測試，上述配置文件每行后面不能使用#來來注釋

** /etc/rsyncd.secrets： **

sean:passw0rd

一行一個用戶，用戶名:密碼。請注意這里的用戶名和密碼與操作系統(tǒng)的用戶名密碼無關(guān)，可以隨意指定，與/etc/rsyncd.conf中的auth users對應(yīng)。

修改權(quán)限：chmod 600 /etc/rsyncd.d/rsync_server.pwd。

1.3.2 服務(wù)器啟動rsync后臺服務(wù)

修改/etc/xinetd.d/rsync文件，disable 改為 no

# default: off
# description: The rsync server is a good addition to an ftp server, as it #   allows crc checksumming etc.
service rsync
{
    disable = no
    flags       = IPv6
    socket_type     = stream
    wait            = no
    user            = root
    server          = /usr/bin/rsync
    server_args     = --daemon
    log_on_failure  += USERID
}

執(zhí)行service xinetd restart會一起重啟rsync后臺進(jìn)程，默認(rèn)使用配置文件/etc/rsyncd.conf。也可以使用/usr/bin/rsync --daemon --config=/etc/rsyncd.conf。

為了以防rsync寫入過多的無用日志到/var/log/message（容易塞滿從而錯過重要的信息），建議注釋掉/etc/xinetd.conf的success：

# log_on_success  = PID HOST DURATION EXIT

如果使用了防火墻，要添加允許IP到873端口的規(guī)則。

# iptables -A INPUT -p tcp -m state --state NEW  -m tcp --dport 873 -j ACCEPT
# iptables -L  查看一下防火墻是不是打開了 873端口
# netstat -anp|grep 873

建議關(guān)閉selinux，可能會由于強(qiáng)訪問控制導(dǎo)致同步報錯。

1.3.3 客戶端測試同步

單向同步時，客戶端只需要一個包含密碼的文件。
/etc/rsync_client.pwd：

passw0rd

chmod 600 /etc/rsync_client.pwd

命令：
將本地/root/目錄同步到遠(yuǎn)程172.29.88.223的/tmp/rsync_bak2目錄（module_test指定）：

/usr/bin/rsync -auvrtzopgP --progress --password-file=/etc/rsync_client.pwd /root/ sean@172.29.88.223::module_test

當(dāng)然你也可以將遠(yuǎn)程的/tmp/rsync_bak2目錄同步到本地目錄/root/tmp：

/usr/bin/rsync -auvrtzopgP --progress --password-file=/etc/rsync_client.pwd sean@172.29.88.223::module_test /root/

從上面兩個命令可以看到，其實這里的服務(wù)器與客戶端的概念是很模糊的，rsync daemon都運行在遠(yuǎn)程172.29.88.223上，第一條命令是本地主動推送目錄到遠(yuǎn)程，遠(yuǎn)程服務(wù)器是用來備份的；第二條命令是本地主動向遠(yuǎn)程索取文件，本地服務(wù)器用來備份，也可以認(rèn)為是本地服務(wù)器恢復(fù)的一個過程。

1.4 rsync不足

與傳統(tǒng)的cp、tar備份方式相比，rsync具有安全性高、備份迅速、支持增量備份等優(yōu)點，通過rsync可以解決對實時性要求不高的數(shù)據(jù)備份需求，例如定期的備份文件服務(wù)器數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)端服務(wù)器，對本地磁盤定期做數(shù)據(jù)鏡像等。

隨著應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對數(shù)據(jù)的安全性和可靠性也提出的更好的要求，rsync在高端業(yè)務(wù)系統(tǒng)中也逐漸暴露出了很多不足，首先，rsync同步數(shù)據(jù)時，需要掃描所有文件后進(jìn)行比對，進(jìn)行差量傳輸。如果文件數(shù)量達(dá)到了百萬甚至千萬量級，掃描所有文件將是非常耗時的。而且正在發(fā)生變化的往往是其中很少的一部分，這是非常低效的方式。其次，rsync不能實時的去監(jiān)測、同步數(shù)據(jù)，雖然它可以通過crontab方式進(jìn)行觸發(fā)同步，但是兩次觸發(fā)動作一定會有時間差，這樣就導(dǎo)致了服務(wù)端和客戶端數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)不一致，無法在應(yīng)用故障時完全的恢復(fù)數(shù)據(jù)。基于以上原因，rsync+inotify組合出現(xiàn)了！

2. inotify-tools

2.1 什么是inotify

inotify是一種強(qiáng)大的、細(xì)粒度的、異步的文件系統(tǒng)事件監(jiān)控機(jī)制，Linux內(nèi)核從2.6.13開始引入，允許監(jiān)控程序打開一個獨立文件描述符，并針對事件集監(jiān)控一個或者多個文件，例如打開、關(guān)閉、移動/重命名、刪除、創(chuàng)建或者改變屬性。

CentOS6自然已經(jīng)支持：
使用ll /proc/sys/fs/inotify命令，是否有以下三條信息輸出，如果沒有表示不支持。

total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 Dec 11 15:23 max_queued_events
-rw-r--r-- 1 root root 0 Dec 11 15:23 max_user_instances
-rw-r--r-- 1 root root 0 Dec 11 15:23 max_user_watches

/proc/sys/fs/inotify/max_queued_evnets表示調(diào)用inotify_init時分配給inotify instance中可排隊的event的數(shù)目的最大值，超出這個值的事件被丟棄，但會觸發(fā)IN_Q_OVERFLOW事件。
/proc/sys/fs/inotify/max_user_instances表示每一個real user ID可創(chuàng)建的inotify instatnces的數(shù)量上限。
/proc/sys/fs/inotify/max_user_watches表示每個inotify instatnces可監(jiān)控的最大目錄數(shù)量。如果監(jiān)控的文件數(shù)目巨大，需要根據(jù)情況，適當(dāng)增加此值的大小。

inotify-tools：

inotify-tools是為linux下inotify文件監(jiān)控工具提供的一套C的開發(fā)接口庫函數(shù)，同時還提供了一系列的命令行工具，這些工具可以用來監(jiān)控文件系統(tǒng)的事件。 inotify-tools是用c編寫的，除了要求內(nèi)核支持inotify外，不依賴于其他。inotify-tools提供兩種工具，一是inotifywait，它是用來監(jiān)控文件或目錄的變化，二是inotifywatch，它是用來統(tǒng)計文件系統(tǒng)訪問的次數(shù)。

下載inotify-tools-3.14-1.el6.x86_64.rpm，通過rpm包安裝：

# rpm -ivh /apps/crm/soft_src/inotify-tools-3.14-1.el6.x86_64.rpm 
warning: /apps/crm/soft_src/inotify-tools-3.14-1.el6.x86_64.rpm: Header V3 DSA/SHA1 Signature, key ID 4026433f: NOKEY
Preparing...                ########################################### [100%]
   1:inotify-tools          ########################################### [100%]
# rpm -qa|grep inotify
inotify-tools-3.14-1.el5.x86_64

2.2 inotifywait使用示例

監(jiān)控/root/tmp目錄文件的變化：

/usr/bin/inotifywait -mrq --timefmt '%Y/%m/%d-%H:%M:%S' --format '%T %w %f'  -e modify,delete,create,move,attrib /root/tmp/

上面的命令表示，持續(xù)監(jiān)聽/root/tmp目錄及其子目錄的文件變化，監(jiān)聽事件包括文件被修改、刪除、創(chuàng)建、移動、屬性更改，顯示到屏幕。執(zhí)行完上面的命令后，在/root/tmp下創(chuàng)建或修改文件都會有信息輸出：

2014/12/11-15:40:04 /root/tmp/ new.txt
2014/12/11-15:40:22 /root/tmp/ .new.txt.swp
2014/12/11-15:40:22 /root/tmp/ .new.txt.swx
2014/12/11-15:40:22 /root/tmp/ .new.txt.swx
2014/12/11-15:40:22 /root/tmp/ .new.txt.swp
2014/12/11-15:40:22 /root/tmp/ .new.txt.swp
2014/12/11-15:40:23 /root/tmp/ .new.txt.swp
2014/12/11-15:40:31 /root/tmp/ .new.txt.swp
2014/12/11-15:40:32 /root/tmp/ 4913
2014/12/11-15:40:32 /root/tmp/ 4913
2014/12/11-15:40:32 /root/tmp/ 4913
2014/12/11-15:40:32 /root/tmp/ new.txt
2014/12/11-15:40:32 /root/tmp/ new.txt~
2014/12/11-15:40:32 /root/tmp/ new.txt
...

3. rsync組合inotify-tools完成實時同步

這一步的核心其實就是在客戶端創(chuàng)建一個腳本rsync.sh，適用inotifywait監(jiān)控本地目錄的變化，觸發(fā)rsync將變化的文件傳輸?shù)竭h(yuǎn)程備份服務(wù)器上。為了更接近實戰(zhàn)，我們要求一部分子目錄不同步，如/root/tmp/log和臨時文件。

3.1 創(chuàng)建排除在外不同步的文件列表

排除不需要同步的文件或目錄有兩種做法，第一種是inotify監(jiān)控整個目錄，在rsync中加入排除選項，簡單；第二種是inotify排除部分不監(jiān)控的目錄，同時rsync中也要加入排除選項，可以減少不必要的網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU消耗。我們選擇第二種。

3.1.1 inotifywait排除

這個操作在客戶端進(jìn)行，假設(shè)/tmp/src/mail/2014/以及/tmp/src/mail/2015/cache/目錄下的所有文件不用同步，所以不需要監(jiān)控，/tmp/src/下的其他文件和目錄都同步。（其實對于打開的臨時文件，可以不監(jiān)聽modify時間而改成監(jiān)聽close_write）

inotifywait排除監(jiān)控目錄有--exclude <pattern>和--fromfile <file>兩種格式，并且可以同時使用，但主要前者可以用正則，而后者只能是具體的目錄或文件。

# vi /etc/inotify_exclude.lst：
/tmp/src/pdf
@/tmp/src/2014

使用fromfile格式只能用絕對路徑，不能使用諸如*正則表達(dá)式去匹配，@表示排除。

如果要排除的格式比較復(fù)雜，必須使用正則，那只能在inotifywait中加入選項，如--exclude '(.*/*\.log|.*/*\.swp)$|^/tmp/src/mail/(2014|201.*/cache.*)'，表示排除/tmp/src/mail/以下的2014目錄，和所有201*目錄下的帶cache的文件或目錄，以及/tmp/src目錄下所有的以.log或.swp結(jié)尾的文件。

3.1.2 rsync排除

使用inotifywait排除監(jiān)控目錄的情況下，必須同時使用rsync排除對應(yīng)的目錄，否則只要有觸發(fā)同步操作，必然會導(dǎo)致不該同步的目錄也會同步。與inotifywait類似，rsync的同步也有--exclude和--exclude-from兩種寫法。

個人還是習(xí)慣將要排除同步的目錄卸載單獨的文件列表里，便于管理。使用--include-from=FILE時，排除文件列表用絕對路徑，但FILE里面的內(nèi)容請用相對路徑，如：
/etc/rsyncd.d/rsync_exclude.lst：

mail/2014/
mail/201*/201*/201*/.??*
mail??*
src/*.html*
src/js/
src/ext3/
src/2014/20140[1-9]/
src/201*/201*/201*/.??*
membermail/
membermail??*
membermail/201*/201*/201*/.??*

排除同步的內(nèi)容包括，mail下的2014目錄，類似2015/201501/20150101/下的臨時或隱藏文件，等。

3.2 客戶端同步到遠(yuǎn)程的腳本`rsync.sh`

下面是一個完整的同步腳本，請根據(jù)需要進(jìn)行裁剪，rsync.sh：

#rsync auto sync script with inotify
#2014-12-11 Sean
#variables
current_date=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
source_path=/tmp/src/
log_file=/var/log/rsync_client.log

#rsync
rsync_server=172.29.88.223
rsync_user=sean
rsync_pwd=/etc/rsync_client.pwd
rsync_module=module_test
INOTIFY_EXCLUDE='(.*/*\.log|.*/*\.swp)$|^/tmp/src/mail/(2014|20.*/.*che.*)'
RSYNC_EXCLUDE='/etc/rsyncd.d/rsync_exclude.lst'

#rsync client pwd check
if [ ! -e ${rsync_pwd} ];then
    echo -e "rsync client passwod file ${rsync_pwd} does not exist!"
    exit 0
fi

#inotify_function
inotify_fun(){
    /usr/bin/inotifywait -mrq --timefmt '%Y/%m/%d-%H:%M:%S' --format '%T %w %f'           --exclude ${INOTIFY_EXCLUDE}  -e modify,delete,create,move,attrib ${source_path}           | while read file
      do
          /usr/bin/rsync -auvrtzopgP --exclude-from=${RSYNC_EXCLUDE} --progress --bwlimit=200 --password-file=${rsync_pwd} ${source_path} ${rsync_user}@${rsync_server}::${rsync_module} 
      done
}

#inotify log
inotify_fun >> ${log_file} 2>&1 &

--bwlimit=200用于限制傳輸速率最大200kb，因為在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)如果不做速率限制，會導(dǎo)致巨大的CPU消耗。

在客戶端運行腳本# ./rsync.sh即可實時同步目錄。

其他功能：雙向同步、sersync2實時同步多遠(yuǎn)程服務(wù)器