[Hadoop]Hadoop章2 HDFS原理及讀寫過程
HDFS（Hadoop Distributed File System ）Hadoop分布式文件系統。
HDFS有很多特點：
① 保存多個副本，且提供容錯機制，副本丟失或宕機自動恢復。默認存3份。
② 運行在廉價的機器上。
③ 適合大數據的處理。多大？多小？HDFS默認會將文件分割成block，64M為1個block。然後將block按鍵值對存儲在HDFS上，並將鍵值對的映射存到內存中。如果小文件太多，那內存的負擔會很重。
如上圖所示，HDFS也是按照Master和Slave的結構。分NameNode、SecondaryNameNode、DataNode這幾個角色。
NameNode：是Master節點，是大領導。管理數據塊映射；處理客戶端的讀寫請求；配置副本策略；管理HDFS的名稱空間；
SecondaryNameNode：是一個小弟，分擔大哥namenode的工作量；是NameNode的冷備份；合並fsimage和fsedits然後再發給namenode。
DataNode：Slave節點，奴隸，幹活的。負責存儲client發來的數據塊block；執行數據塊的讀寫操作。
熱備份：b是a的熱備份，如果a壞掉。那麽b馬上運行代替a的工作。
冷備份：b是a的冷備份，如果a壞掉。那麽b不能馬上代替a工作。但是b上存儲a的一些信息，減少a壞掉之後的損失。
fsimage:元數據鏡像文件（文件系統的目錄樹。）
edits：元數據的操作日誌（針對文件系統做的修改操作記錄）
namenode內存中存儲的是=fsimage+edits。
SecondaryNameNode負責定時默認1小時，從namenode上，獲取fsimage和edits來進行合並，然後再發送給namenode。減少namenode的工作量。
工作原理
寫操作：
有一個文件FileA，100M大小。Client將FileA寫入到HDFS上。
HDFS按默認配置。
HDFS分布在三個機架上Rack1，Rack2，Rack3。
a. Client將FileA按64M分塊。分成兩塊，block1和Block2;
b. Client向nameNode發送寫數據請求
c. NameNode節點，記錄block信息。並返回可用的DataNode
Block1: host2,host1,host3
Block2: host7,host8,host4
原理：
NameNode具有RackAware機架感知功能，這個可以配置。
若client為DataNode節點，那存儲block時，規則為：副本1，同client的節點上；副本2，不同機架節點上；副本3，同第二個副本機架的另一個節點上；其他副本隨機挑選。
若client不為DataNode節點，那存儲block時，規則為：副本1，隨機選擇一個節點上；副本2，不同副本1，機架上；副本3，同副本2相同的另一個節點上；其他副本隨機挑選。
d. client向DataNode發送block1；發送過程是以流式寫入。
流式寫入過程，
1>將64M的block1按64k的package劃分;
2>然後將第一個package發送給host2;
3>host2接收完後，將第一個package發送給host1，同時client想host2發送第二個package；
4>host1接收完第一個package後，發送給host3，同時接收host2發來的第二個package。
5>以此類推，直到將block1發送完畢。
6>host2,host1,host3向NameNode，host2向Client發送通知，說“消息發送完了”。
7>client收到host2發來的消息後，向namenode發送消息，說我寫完了。這樣就真完成了
8>發送完block1後，再向host7，host8，host4發送block2，
9>發送完block2後，host7,host8,host4向NameNode，host7向Client發送通知
10>client向NameNode發送消息，說我寫完了，這樣就完畢了。
分析，通過寫過程，我們可以了解到：
①寫1T文件，我們需要3T的存儲，3T的網絡流量。
②在執行讀或寫的過程中，NameNode和DataNode通過HeartBeat進行保存通信，確定DataNode活著。如果發現DataNode死掉了，就將死掉的DataNode上的數據，放到其他節點去。讀取時，要讀其他節點去。
③掛掉一個節點，沒關系，還有其他節點可以備份；甚至，掛掉某一個機架，也沒關系；其他機架上，也有備份。
讀操作：
讀操作就簡單一些了，client要從datanode上，讀取FileA。而FileA由block1和block2組成。
那麽，讀操作流程為：
a. client向namenode發送讀請求。
b. namenode查看Metadata信息，返回fileA的block的位置。
block1:host2,host1,host3
block2:host7,host8,host4
c. block的位置是有先後順序的，先讀block1，再讀block2。而且block1去host2上讀取；然後block2，去host7上讀取；
如果client位於機架內某個DataNode上，遵循的規律是：優選讀取本機架上的數據。
HDFS中常用到的命令
1、hadoop fs
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
hadoop fs -ls /
hadoop fs -lsr
hadoop fs -mkdir /user/hadoop
hadoop fs -put a.txt /user/hadoop/
hadoop fs -get /user/hadoop/a.txt /
hadoop fs -cp src dst
hadoop fs -mv src dst
hadoop fs -cat /user/hadoop/a.txt
hadoop fs -rm /user/hadoop/a.txt
hadoop fs -rmr /user/hadoop/a.txt
hadoop fs -text /user/hadoop/a.txt
hadoop fs -copyFromLocal localsrc dst 與hadoop fs -put功能類似。
hadoop fs -moveFromLocal localsrc dst 將本地文件上傳到hdfs，同時刪除本地文件。
|
2、hadoop fsadmin
| 1 2 3 |
hadoop dfsadmin -report
hadoop dfsadmin -safemode enter | leave | get | wait
hadoop dfsadmin -setBalancerBandwidth 1000
|
3、hadoop fsck
4、start-balancer.sh
[Hadoop]Hadoop章2 HDFS原理及讀寫過程