hdfs體系架構及讀寫流程

HDFS體系架構

HDFS是一個主/從(Master/Slave)體系架構,由於分佈式存儲的性質,集羣擁有兩
類節點NameNode 和DataNode。
NameNode(名字節點):系統中通常只有一個,中心服務器的角色,管理存儲和檢索
多個 DataNode 的實際數據所需的所有元數據。
DataNode(數據節點):系統中通常有多個,是文件系統中真正存儲數據的地方,在
NameNode 統一調度下進行數據塊的創建、刪除和複製

HDFS讀寫流程

  1. 客戶端向NameNode發送讀取請求
  2. NameNode返回文件的所有block和這些block所在的DataNodes(包括複製節點)
  3. 客戶端直接從DataNode中讀取數據,如果該DataNode讀取失敗(DataNode失效或校驗碼不對),則從複製節點中讀取(如果讀取的數據就在本機,則直接讀取,否則通過網絡讀取)

1.客戶端將文件寫入本地磁盤的HDFS Client文件中

2.當臨時文件大小達到一個block大小時,HDFS client通知NameNode,申請寫入文件

3.NameNode在HDFS的文件系統中創建一個文件,並把該block id和要寫入的DataNode的列表返回給客戶端

4.客戶端收到這些信息後,將臨時文件寫入DataNodes

  • 4.1 客戶端將文件內容寫入第一個DataNode(一般以4kb爲單位進行傳輸)
  • 4.2 第一個DataNode接收後,將數據寫入本地磁盤,同時也傳輸給第二個DataNode
  • 4.3 依此類推到最後一個DataNode,數據在DataNode之間是通過pipeline的方式進行復制的
  • 4.4 後面的DataNode接收完數據後,都會發送一個確認給前一個DataNode,最終第一個DataNode返回確認給客戶端
  • 4.5 當客戶端接收到整個block的確認後,會向NameNode發送一個最終的確認信息
  • 4.6 如果寫入某個DataNode失敗,數據會繼續寫入其他的DataNode。然後NameNode會找另外一個好的DataNode繼續複製,以保證冗餘性
  • 4.7 每個block都會有一個校驗碼,並存放到獨立的文件中,以便讀的時候來驗證其完整性

5.文件寫完後(客戶端關閉),NameNode提交文件(這時文件纔可見,如果提交前,NameNode垮掉,那文件也就丟失了。fsync:只保證數據的信息寫到NameNode上,但並不保證數據已經被寫到DataNode中)

Rack aware(機架感知)

通過配置文件指定機架名和DNS的對應關係

假設複製參數是3,在寫入文件時,會在本地的機架保存一份數據,然後在另外一個機架內保存兩份數據(同機架內的傳輸速度快,從而提高性能)

整個HDFS的集羣,最好是負載平衡的,這樣才能儘量利用集羣的優勢

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