HDFS学习笔记

发表于

HDFS架构体系

元数据

NameNode

  • 是整个文件系统的管理节点。它维护着整个文件系统的文件目录树，文件/目录的元信息和每个文件对应的数据块列表。接收用户的操作请求。
  • 文件包括：
    • fsimage:元数据镜像文件。存储某一时段NameNode内存元数据信息。
    • edits:操作日志文件。
  • fstime:保存最近一次checkpoint的时间
  • 以上这些文件是保存在linux的文件系统中。

    NameNode工作特点

  1. Namenode始终在内存中保存metedata，用于处理“读请求”
  2. 到有“写请求”到来时，namenode会首先写editlog到磁盘，即向edits文件中写日志，成功返回后，才会修改内存，并且向客户端返回
  3. Hadoop会维护一个fsimage文件，也就是namenode中metedata的镜像，但是fsimage不会随时与namenode内存中的metedata保持一致，而是每隔一段时间通过合并edits文件来更新内容。Secondary namenode就是用来合并fsimage和edits文件来更新NameNode的metedata的。

SecondaryNameNode

  • HA的一个解决方案。但不支持热备。配置即可。
  • 执行过程：从NameNode上下载元数据信息（fsimage,edits），然后把二者合并，生成新的fsimage，在本地保存，并将其推送到NameNode，替换旧的fsimage.
  • 默认在安装在NameNode节点上，但这样…不安全！

secondary namenode的工作流程

  1. secondary通知namenode切换edits文件
  2. secondary从namenode获得fsimage和edits(通过http)
  3. secondary将fsimage载入内存，然后开始合并edits
  4. secondary将新的fsimage发回给namenode
  5. namenode用新的fsimage替换旧的fsimage

DataNode

  • 提供真实文件数据的存储服务。
  • 文件块（block）：最基本的存储单位。对于文件内容而言，一个文件的长度大小是size，那么从文件的０偏移开始，按照固定的大小，顺序对文件进行划分并编号，划分好的每一个块称一个Block。HDFS默认Block大小是128MB，以一个256MB文件，共有256/128=2个Block.
    不同于普通文件系统的是，HDFS中，如果一个文件小于一个数据块的大小，并不占用整个数据块存储空间
  • Replication。多复本。默认是三个。 hdfs-site.xml的dfs.replication属性

HDFS

读过程

初始化FileSystem，然后客户端(client)用FileSystem的open()函数打开文件
FileSystem用RPC调用元数据节点，得到文件的数据块信息，对于每一个数据块，元数据节点返回保存数据块的数据节点的地址。
FileSystem返回FSDataInputStream给客户端，用来读取数据，客户端调用stream的read()函数开始读取数据。
DFSInputStream连接保存此文件第一个数据块的最近的数据节点，data从数据节点读到客户端(client)
当此数据块读取完毕时，DFSInputStream关闭和此数据节点的连接，然后连接此文件下一个数据块的最近的数据节点。
当客户端读取完毕数据的时候，调用FSDataInputStream的close函数。
在读取数据的过程中，如果客户端在与数据节点通信出现错误，则尝试连接包含此数据块的下一个数据节点。
失败的数据节点将被记录，以后不再连接。

写过程

初始化FileSystem，客户端调用create()来创建文件
FileSystem用RPC调用元数据节点，在文件系统的命名空间中创建一个新的文件，元数据节点首先确定文件原来不存在，并且客户端有创建文件的权限，然后创建新文件。
FileSystem返回DFSOutputStream，客户端用于写数据，客户端开始写入数据。
DFSOutputStream将数据分成块，写入data queue。data queue由Data Streamer读取，并通知元数据节点分配数据节点，用来存储数据块(每块默认复制3块)。分配的数据节点放在一个pipeline里。Data Streamer将数据块写入pipeline中的第一个数据节点。第一个数据节点将数据块发送给第二个数据节点。第二个数据节点将数据发送给第三个数据节点。
DFSOutputStream为发出去的数据块保存了ack queue，等待pipeline中的数据节点告知数据已经写入成功。
当客户端结束写入数据，则调用stream的close函数。此操作将所有的数据块写入pipeline中的数据节点，并等待ack queue返回成功。最后通知元数据节点写入完毕。
如果数据节点在写入的过程中失败，关闭pipeline，将ack queue中的数据块放入data queue的开始，当前的数据块在已经写入的数据节点中被元数据节点赋予新的标示，则错误节点重启后能够察觉其数据块是过时的，会被删除。失败的数据节点从pipeline中移除，另外的数据块则写入pipeline中的另外两个数据节点。元数据节点则被通知此数据块是复制块数不足，将来会再创建第三份备份。

HDFS shell

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1，Hadoop fs –fs [local | <file system URI>]：声明hadoop使用的文件系统，如果不声明的话，使用当前配置文件配置的，按如下顺序查找：hadoop jar里的hadoop-default.xml->$HADOOP_CONF_DIR下的hadoop-default.xml->$HADOOP_CONF_DIR下的hadoop-site.xml。使用local代表将本地文件系统作为hadoop的DFS。如果传递uri做参数，那么就是特定的文件系统作为DFS。

2，hadoop fs –ls <path>：等同于本地系统的ls，列出在指定目录下的文件内容，支持pattern匹配。输出格式如filename(full path)   <r n>  size.其中n代表replica的个数，size代表大小（单位bytes）。

3，hadoop fs –lsr <path>：递归列出匹配pattern的文件信息，类似ls，只不过递归列出所有子目录信息。

4，hadoop fs –du <path>：列出匹配pattern的指定的文件系统空间总量（单位bytes），等价于unix下的针对目录的du –sb <path>/*和针对文件的du –b <path> ，输出格式如name(full path)  size(in bytes)。

5，hadoop fs –dus <path>：等价于-du，输出格式也相同，只不过等价于unix的du -sb。

6，hadoop fs –mv <src> <dst>：将制定格式的文件 move到指定的目标位置。当src为多个文件时，dst必须是个目录。

7，hadoop fs –cp <src> <dst>：拷贝文件到目标位置，当src为多个文件时，dst必须是个目录。

8，hadoop fs –rm [-skipTrash] <src>：删除匹配pattern的指定文件，等价于unix下的rm <src>。

9，hadoop fs –rmr [skipTrash] <src>：递归删掉所有的文件和目录，等价于unix下的rm –rf <src>。

10，hadoop fs –rmi [skipTrash] <src>：等价于unix的rm –rfi <src>。

11，hadoop fs –put <localsrc> … <dst>：从本地系统拷贝文件到DFS。

12，hadoop fs –copyFromLocal <localsrc> … <dst>：等价于-put。

13，hadoop fs –moveFromLocal <localsrc> … <dst>：等同于-put，只不过源文件在拷贝后被删除。

14，hadoop fs –get [-ignoreCrc] [-crc] <src> <localdst>：从DFS拷贝文件到本地文件系统，文件匹配pattern，若是多个文件，则dst必须是目录。

15，hadoop fs –getmerge <src> <localdst>：顾名思义，从DFS拷贝多个文件、合并排序为一个文件到本地文件系统。

16，hadoop fs –cat <src>：展示文件内容。

17，hadoop fs –copyToLocal [-ignoreCrc] [-crc] <src> <localdst>：等价于-get。

18，hadoop fs –mkdir <path>：在指定位置创建目录。

19，hadoop fs –setrep [-R] [-w] <rep> <path/file>：设置文件的备份级别，-R标志控制是否递归设置子目录及文件。

20，hadoop fs –chmod [-R] <MODE[,MODE]…|OCTALMODE> PATH…：修改文件的权限，-R标记递归修改。MODE为a+r,g-w,+rwx等，OCTALMODE为755这样。

21，hadoop fs -chown [-R] [OWNER][:[GROUP]] PATH…：修改文件的所有者和组。-R表示递归。

22，hadoop fs -chgrp [-R] GROUP PATH…：等价于-chown … :GROUP …。

23，hadoop fs –count[-q] <path>：计数文件个数及所占空间的详情，输出表格的列的含义依次为：DIR_COUNT,FILE_COUNT,CONTENT_SIZE,FILE_NAME或者如果加了-q的话，还会列出QUOTA,REMAINING_QUOTA,SPACE_QUOTA,REMAINING_SPACE_QUOTA。
今天最好的表现，是明天最低的要求。