HDFS 工作原理

HDFS 架构

HDFS 架构

如上图所示，HDFS也是按照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；处理客户端的读写请求；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；执行数据块的读写操作。

其中：

• namenode内存中存储的是=fsimage+edits。
• fsimage:元数据镜像文件（文件系统的目录树。）
• edits：元数据的操作日志（针对文件系统做的修改操作记录）
• 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。减少namenode的工作量。

关于冷热备份：

• 热备份：b是a的热备份，如果a坏掉。那么b马上运行代替a的工作。
• 冷备份：b是a的冷备份，如果a坏掉。那么b不能马上代替a工作。但是b上存储a的一些信息，减少a坏掉之后的损失。

HDFS 写操作

HDFS 写操作

如果现在有一个文件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：

• Client将FileA按64M分块。分成两块，block1和block2
• Client向nameNode发送写数据请求，如图蓝色虚线①——>
• NameNode节点，记录block信息，根据机架感知功能，返回可用的 DataNode 列表，如粉色虚线②———>

Block1: host2,host1,host3
Block2: host7,host8,host4

• client向DataNode发送block1；发送过程是以流水线写入。流水线写入过程：

    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，同时client想host2发送第二个package；
    4>host1接收完第一个package后，发送给host3，同时接收host2发来的第二个package。
    5>以此类推，如图红线实线所示，直到将block1发送完毕。
    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示。
    7>client收到host2发来的消息后，向namenode发送消息，说我写完了。这样就真完成了。如图黄色粗实线
    8>发送完block1后，再向host7，host8，host4发送block2，如图蓝色实线所示。
    9>发送完block2后，host7,host8,host4向NameNode，host7向Client发送通知，如图浅绿色实线所示。
    10>client向NameNode发送消息，说我写完了，如图黄色粗实线。。。这样就完毕了。
  

读取过程

HDFS 读过程

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

那么，读操作流程为：

• client向namenode发送读请求。
• namenode查看Metadata信息，返回fileA的block的位置。

block1:host2,host1,host3
block2:host7,host8,host4

• block的位置是有先后顺序的，先读block1，再读block2。而且block1去host2上读取；然后block2，去host7上读取；

上面例子中，client位于机架外，那么如果client位于机架内某个DataNode上，例如,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。

Ref:

• 【Hadoop】HDFS的运行原理