title: HDFS相关知识
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  date: 2018-02-22 00:00:00

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HDFS相关知识

1 ） hdfs 原理，以及各个模块的职责

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。

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2 ） 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。

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3 ） 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。

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4 ） hdfs 的体系结构

HDFS采用了主从（Master/Slave）结构模型，一个HDFS集群是由一个NameNode
和若干个DataNode组成的。其中NameNode作为主服务器，管理文件系统的命名空间和客户端对文件的访问操作；集群中的DataNode管理存储的数据。HDFS允许用户以文件的形式存储数据。从内部来看，文件被分成若干个数据块，而且这若干个数据块存放在一组DataNode上。NameNode执行文件系统的命名空间操作，比如打开、关闭、重命名文件或目录等，它也负责数据块到具体DataNode的映射。DataNode负责处理文件系统客户端的文件读写请求，并在NameNode的统一调度下进行数据块的创建、删除和复制工作。NameNode和DataNode都被设计成可以在普通商用计算机上运行。这些计算机通常运行的是GNU/Linux操作系统。HDFS采用Java语言开发，因此任何支持Java的机器都可以部署NameNode和DataNode。一个典型的部署场景是集群中的一台机器运行一个NameNode实例，其他机器分别运行一个DataNode实例。当然，并不排除一台机器运行多个DataNode实例的情况。集群中单一的NameNode的设计则大大简化了系统的架构。NameNode是所有HDFS元数据的管理者，用户数据永远不会经过NameNode。

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5 ）hdfs 的 client 端，复制到第三个副本时宕机， hdfs 怎么恢复保证下次写第三副本

Datanode会定时上报block块的信息给namenode
，namenode就会得知副本缺失，然后namenode就会启动副本复制流程以保证数据块的备份！Client向NameNode发起文件写入的请求。NameNode根据文件大小和文件块配置情况，返回给Client它所管理部分DataNode的信息。Client将文件划分为多个Block，根据DataNode的地址信息，按顺序写入到每一个DataNode块中。

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6）hdfs，replica如何定位

[java] view plain
copy

1. public static void getFileLocal() throws IOException{
2. //返回FileSystem对象
3. FileSystem fs = getFileSystem();
4. //文件路径 Path path = new Path(“hdfs://single.hadoop.dajiangtai.com:9000/middle/weibo/weibo.txt”);
5. 6. //获取文件目录
6. FileStatus filestatus = fs.getFileStatus(path); //获取文件块位置列表
7. BlockLocation[] blkLocations = fs.getFileBlockLocations(filestatus, 0 , filestatus.getLen());
8. //循环输出块信息
9. for ( int i= 0 ;i< blkLocations.length;i++)
10. {
11. String[] hosts = blkLocations[i].getHosts();
12. }
13. System.out.println( “block_” +i+ “_location:” +hosts[ 0 ]);
14. }

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** 1st replica ** .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.
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** 2nd replica ** .第二个副本存放于不同第一个副本的所在的机架. **
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** 3rd replica ** .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.