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标题: 【郑州校区】大数据离线阶段Day3之HDFS基本原理 [打印本页]
作者: 我是楠楠 时间: 2018-8-30 14:57
标题: 【郑州校区】大数据离线阶段Day3之HDFS基本原理
本帖最后由 我是楠楠 于 2018-8-31 14:27 编辑
【郑州校区】大数据离线阶段Day3之HDFS基本原理
1． NameNode概述a、 NameNode是HDFS的核心。
b、 NameNode也称为Master。
c、 NameNode仅存储HDFS的元数据：文件系统中所有文件的目录树，并跟踪整个集群中的文件。
d、 NameNode不存储实际数据或数据集。数据本身实际存储在DataNodes中。
e、 NameNode知道HDFS中任何给定文件的块列表及其位置。使用此信息NameNode知道如何从块中构建文件。
f、 NameNode并不持久化存储每个文件中各个块所在的DataNode的位置信息，这些信息会在系统启动时从数据节点重建。
g、 NameNode对于HDFS至关重要，当NameNode关闭时，HDFS / Hadoop集群无法访问。
h、 NameNode是Hadoop集群中的单点故障。
i、 NameNode所在机器通常会配置有大量内存（RAM）。
2． DataNode概述a、 DataNode负责将实际数据存储在HDFS中。
b、 DataNode也称为Slave。
c、 NameNode和DataNode会保持不断通信。
d、 DataNode启动时，它将自己发布到NameNode并汇报自己负责持有的块列表。
e、 当某个DataNode关闭时，它不会影响数据或群集的可用性。NameNode将安排由其他DataNode管理的块进行副本复制。
f、 DataNode所在机器通常配置有大量的硬盘空间。因为实际数据存储在DataNode中。
g、 DataNode会定期（dfs.heartbeat.interval配置项配置，默认是3秒）向NameNode发送心跳，如果NameNode长时间没有接受到DataNode发送的心跳， NameNode就会认为该DataNode失效。
h、 block汇报时间间隔取参数dfs.blockreport.intervalMsec,参数未配置的话默认为6小时.
3． HDFS的工作机制NameNode负责管理整个文件系统元数据；DataNode负责管理具体文件数据块存储；Secondary NameNode协助NameNode进行元数据的备份。
HDFS的内部工作机制对客户端保持透明，客户端请求访问HDFS都是通过向NameNode申请来进行。
3.1． HDFS写数据流程详细步骤解析：
1、 client发起文件上传请求，通过RPC与NameNode建立通讯，NameNode检查目标文件是否已存在，父目录是否存在，返回是否可以上传；
2、 client请求第一个 block该传输到哪些DataNode服务器上；
3、 NameNode根据配置文件中指定的备份数量及机架感知原理进行文件分配，返回可用的DataNode的地址如：A，B，C；
注：Hadoop在设计时考虑到数据的安全与高效，数据文件默认在HDFS上存放三份，存储策略为本地一份，同机架内其它某一节点上一份，不同机架的某一节点上一份。
4、 client请求3台DataNode中的一台A上传数据（本质上是一个RPC调用，建立pipeline），A收到请求会继续调用B，然后B调用C，将整个pipeline建立完成，后逐级返回client；
5、 client开始往A上传第一个block（先从磁盘读取数据放到一个本地内存缓存），以packet为单位（默认64K），A收到一个packet就会传给B，B传给C；A每传一个packet会放入一个应答队列等待应答。
6、 数据被分割成一个个packet数据包在pipeline上依次传输，在pipeline反方向上，逐个发送ack（命令正确应答），最终由pipeline中第一个DataNode节点A将pipeline ack发送给client;
7、 当一个block传输完成之后，client再次请求NameNode上传第二个block到服务器。
3.2． HDFS读数据流程详细步骤解析：
1、 Client向NameNode发起RPC请求，来确定请求文件block所在的位置；
2、 NameNode会视情况返回文件的部分或者全部block列表，对于每个block，NameNode都会返回含有该block副本的DataNode地址；
3、 这些返回的DN地址，会按照集群拓扑结构得出DataNode与客户端的距离，然后进行排序，排序两个规则：网络拓扑结构中距离Client近的排靠前；心跳机制中超时汇报的DN状态为STALE，这样的排靠后；
4、 Client选取排序靠前的DataNode来读取block，如果客户端本身就是DataNode,那么将从本地直接获取数据；
5、 底层上本质是建立Socket Stream（FSDataInputStream），重复的调用父类DataInputStream的read方法，直到这个块上的数据读取完毕；
6、 当读完列表的block后，若文件读取还没有结束，客户端会继续向NameNode获取下一批的block列表；
7、 读取完一个block都会进行checksum验证，如果读取DataNode时出现错误，客户端会通知NameNode，然后再从下一个拥有该block副本的DataNode继续读。
8、 read方法是并行的读取block信息，不是一块一块的读取；NameNode只是返回Client请求包含块的DataNode地址，并不是返回请求块的数据；
9、 最终读取来所有的block会合并成一个完整的最终文件。
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