HDFS 如何读取文件？

HDFS的文件读取原理，主要包括以下几个步骤：

1、首先调用FileSystem对象的open方法，其实获取的是一个DistributedFileSystem的实例。

2、DistributedFileSystem通过RPC(远程过程调用)获得文件的第一批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就会找出离客户端最近的datanode并连接datanode。

4、数据从datanode源源不断的流向客户端。

5、如果第一个block块的数据读完了，就会关闭指向第一个block块的datanode连接，接着读取下一个block块。这些操作对客户端来说是透明的，从客户端的角度来看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block块都读完，这时就会关闭掉所有的流。

　　首先，客户端通过调用FileSystem对象中的open()函数来读取它所需的数据。FileSystem是HDFS中DistributedFileSystem的一个实例。DistributedFileSystem会通过RPC协议调用NameNode来确定请求文件块所在的位置。这里需要注意的是，NameNode只会返回所调用文件中开始的几个块而不是全部返回。对于每个返回的块，都包含块所在的DataNode地址。随后，这些返回的DataNode会按照Hadoop定义的集群拓扑结构得出客户端的距离，然后再进行排序。如果客户端本身就是一个DataNode，那么它将从本地读取文件。

　　其次，DistributedFileSystem会向客户端返回一个支持文件定位的输入流对象FSDataInputStream，用于给客户端读取数据。FSDataInputStream包含一个DFSInputStream对象，这个对象用来管理DataNode和NameNade之间的I/o。

　　当以上步骤完成时，客户端便会在这个输入流之上调用read()函数。DF SInputStream对象中包含文件开始部分的数据块所在的DataNode地址,首先它会连接包含文件第一个块最近DataNode 。随后，在数据流中重复调用read()函数，直到这个块全部读完为止。当最后一个块读取完毕时，DFSInputStream会关闭连接，并查找存储下一个数据块距离客户端最近的DataNode。以上这些
步骤对客户端来说都是透明的。
　　客户端按照DFSInputStream打开和DataNode连接返回的数据流的顺序读取该块，它也会调用NameNode来检索下一组块所在的DataNode的位置信息。当客户端完成所有文件的读取时，则会在FSDataInputStream中调用close()函数
　　当然，HDFS会考虑在读取中节点出现故障的情况。目前HDFS是这样处理的：如果客户端和所连接的DataNode在读取时出现故障，那么它就会去尝试连接存储这个块的下一个最近的DataNode，同时它会记录这个节点的故障。这样它就不会再去尝试连接和读取块。客户端还会验证从DataNode传送过来的数据校验和。如果发现一个损坏的块.那么客户端将会再尝试从别的DataNode读取数据块，向NameNode报告这个信息，NameNode也会更新保存的文件信息。

　　这里要关注的一个设计要点是，客户端通过NameNode引导获取最合适的DataNode地址，然后直接连接DataNode读取数据。这种设计的好处是，可以使HDFS扩展到更大规模的客户端并行处理，这是因为数据的流动是在所有DataNode之间分散进行的。同时NameNode的压力也变小了，使得NameNode只用提供请求块所在的位置信息就可以了，而不用通过它提供数据，这样就避免了NameNode随着客户端数量的增长而成为系统瓶颈。