HDFS基础

Posted 2020-12-30 wakerwang

hdfs原理，以及各个模块的作用

Client：切分文件；访问或通过命令行管理HDFS；与NameNode交互，获取文件位置信息；与DataNode交互，读取和写入数据。 

NameNode：Master节点，只有一个，管理HDFS的名称空间和数据块映射信息；配置副本策略；处理客户端请求。 

DataNode：Slave节点，存储实际的数据；执行数据块的读写；汇报存储信息给NameNode。

Secondary NameNode：辅助NameNode，分担其工作量；定期合并fsimage和fsedits，推送给NameNode；紧急情况下，可辅助恢复NameNode，但Secondary NameNode并非NameNode的热备。

Hdfs文件读取

1.首先调用FileSystem对象的open方法，其实是一个DistributedFileSystem的实例 

2.DistributedFileSystem通过rpc获得文件的第一批个block的locations，同一block按照重复数会返回多个locations，这些locations按照hadoop拓扑结构排序，距离客户端近的排在前面. 

3.前两步会返回一个FSDataInputStream对象，该对象会被封装成DFSInputStream对象，DFSInputStream可以方便的管理datanode和namenode数据流。客户端调用read方法，DFSInputStream最会找出离客户端最近的datanode并连接。 

4.数据从datanode源源不断的流向客户端。 

5.如果第一块的数据读完了，就会关闭指向第一块的datanode连接，接着读取下一块。这些操作对客户端来说是透明的，客户端的角度看来只是读一个持续不断的流。 

6.如果第一批block都读完了，DFSInputStream就会去namenode拿下一批blocks的location，然后继续读，如果所有的块都读完，这时就会关闭掉所有的流。

Hdfs的文件写入

1.客户端通过调用DistributedFileSystem的create方法创建新文件 

2.DistributedFileSystem通过RPC调用namenode去创建一个没有blocks关联的新文件，创建前，namenode会做各种校验，比如文件是否存在，客户端有无权限去创建等。如果校验通过，namenode就会记录下新文件，否则就会抛出IO异常. 

3.前两步结束后会返回FSDataOutputStream的对象，和读文件的时候相似，FSDataOutputStream被封装成DFSOutputStream，DFSOutputStream可以协调namenode和datanode。客户端开始写数据到DFSOutputStream,DFSOutputStream会把数据切成一个个小packet，然后排成队列data quene。 

4.DataStreamer会去处理接受data quene，他先问询namenode这个新的block最适合存储的在哪几个datanode里，比如重复数是3，那么就找到3个最适合的datanode，把他们排成一个pipeline.DataStreamer把packet按队列输出到管道的第一个datanode中，第一个datanode又把packet输出到第二个datanode中，以此类推。 

5.DFSOutputStream还有一个对列叫ack quene，也是有packet组成，等待datanode的收到响应，当pipeline中的所有datanode都表示已经收到的时候，这时akc quene才会把对应的packet包移除掉。 

6.客户端完成写数据后调用close方法关闭写入流 

7.DataStreamer把剩余得包都刷到pipeline里然后等待ack信息，收到最后一个ack后，通知datanode把文件标示为已完成。

 

Hdfs的块存储位置放置机制

如果写请求方所在机器是其中一个datanode,则直接存放在本地,否则随机在集群中选择一个datanode. 

第二个副本存放于不同第一个副本的所在的机架. 

第三个副本存放于第二个副本所在的机架,但是属于不同的节点.

Hdfs的块的流水式复制

当客户端写数据到HDFS文件中时，如上所述，数据首先被写入本地文件中，假设HDFS文件的复制因子是3，当本地文件堆积到一块大小的数据，客户端从名字节点获得一个数据节点的列表。这个列表也包含存放数据块副本的数据节点。当客户端刷新数据块到第一个数据节点。第一个数据节点开始以4kb为单元接收数据，将每一小块都写到本地库中，同时将每一小块都传送到列表中的第二个数据节点。同理，第二个数据节点将小块数据写入本地库中同时传给第三个数据节点，第三个数据节点直接写到本地库中。一个数据节点在接前一个节点数据的同时，还可以将数据流水式传递给下一个节点，所以，数据是流水式地从一个数据节点传递到下一个。