HDSF主要节点解说(二)工作原理

是依据google发表的论文翻版的。论文为GFS（Google File System）Google 文件系统（中文。英文）。

HDFS有非常多特点：

① 保存多个副本，且提供容错机制，副本丢失或宕机自己主动恢复。默认存3份。

② 执行在便宜的机器上。

③ 适合大数据的处理。

多大？多小？HDFS默认会将文件切割成block，64M为1个block。然后将block按键值对存储在HDFS上，并将键值对的映射存到内存中。假设小文件太多，那内存的负担会非常重。

如上图所看到的。HDFS也是依照Master和Slave的结构。分NameNode、SecondaryNameNode、DataNode这几个角色。

NameNode：是Master节点，是大领导。管理数据块映射。处理client的读写请求；配置副本策略；管理HDFS的名称空间；

SecondaryNameNode：是一个小弟。分担大哥namenode的工作量；是NameNode的冷备份；合并fsimage和fsedits然后再发给namenode。

DataNode：Slave节点，奴隶，干活的。负责存储client发来的数据块block；运行数据块的读写操作。

热备份：b是a的热备份。假设a坏掉。那么b立即执行取代a的工作。

冷备份：b是a的冷备份，假设a坏掉。那么b不能立即取代a工作。可是b上存储a的一些信息，降低a坏掉之后的损失。

fsimage:元数据镜像文件（文件系统的文件夹树。）

edits：元数据的操作日志（针对文件系统做的改动操作记录）

namenode内存中存储的是=fsimage+edits。

SecondaryNameNode负责定时默认1小时，从namenode上，获取fsimage和edits来进行合并。然后再发送给namenode。

降低namenode的工作量。

写操作：

有一个文件FileA，100M大小。Client将FileA写入到HDFS上。

HDFS按默认配置。

HDFS分布在三个机架上Rack1，Rack2，Rack3。

a. Client将FileA按64M分块。分成两块。block1和Block2;

b. Client向nameNode发送写数据请求，如图蓝色虚线①------>。

c. NameNode节点，记录block信息。并返回可用的DataNode。如粉色虚线②--------->。

Block1: host2,host1,host3

Block2: host7,host8,host4

原理：

NameNode具有RackAware机架感知功能，这个能够配置。

若client为DataNode节点，那存储block时，规则为：副本1，同client的节点上。副本2。不同机架节点上；副本3。同第二个副本机架的还有一个节点上；其它副本随机挑选。

若client不为DataNode节点。那存储block时。规则为：副本1。随机选择一个节点上；副本2，不同副本1，机架上。副本3，同副本2同样的还有一个节点上。其它副本随机挑选。

d. client向DataNode发送block1；发送过程是以流式写入。

流式写入过程。

1>将64M的block1按64k的package划分;

2>然后将第一个package发送给host2;

3>host2接收完后。将第一个package发送给host1，同一时候client想host2发送第二个package；

4>host1接收完第一个package后，发送给host3，同一时候接收host2发来的第二个package。

5>以此类推。如图红线实线所看到的，直到将block1发送完成。

6>host2,host1,host3向NameNode，host2向Client发送通知，说“消息发送完了”。

如图粉红颜色实线所看到的。

7>client收到host2发来的消息后，向namenode发送消息。说我写完了。

这样就真完毕了。如图黄色粗实线

8>发送完block1后，再向host7，host8，host4发送block2，如图蓝色实线所看到的。

9>发送完block2后。host7,host8,host4向NameNode，host7向Client发送通知，如图浅绿色实线所看到的。

10>client向NameNode发送消息，说我写完了。如图黄色粗实线。。

。

这样就完成了。

分析，通过写过程，我们能够了解到：

①写1T文件，我们须要3T的存储，3T的网络流量贷款。

②在运行读或写的过程中。NameNode和DataNode通过HeartBeat进行保存通信，确定DataNode活着。假设发现DataNode死掉了，就将死掉的DataNode上的数据，放到其它节点去。

读取时，要读其它节点去。

③挂掉一个节点，没关系。还有其它节点能够备份。甚至。挂掉某一个机架，也没关系；其它机架上，也有备份。

读操作：

读操作就简单一些了，如图所看到的，client要从datanode上，读取FileA。而FileA由block1和block2组成。

那么。读操作流程为：

a. client向namenode发送读请求。

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的位置是有先后顺序的，先读block1，再读block2。

并且block1去host2上读取；然后block2。去host7上读取；

上面样例中，client位于机架外。那么假设client位于机架内某个DataNode上，比如,client是host6。那么读取的时候，遵循的规律是：

优选读取本机架上的数据。