hdfs体系架构及读写流程

HDFS体系架构

HDFS是一个主/从(Master/Slave)体系架构,由于分布式存储的性质,集群拥有两
类节点NameNode 和DataNode。
NameNode(名字节点):系统中通常只有一个,中心服务器的角色,管理存储和检索
多个 DataNode 的实际数据所需的所有元数据。
DataNode(数据节点):系统中通常有多个,是文件系统中真正存储数据的地方,在
NameNode 统一调度下进行数据块的创建、删除和复制

HDFS读写流程

  1. 客户端向NameNode发送读取请求
  2. NameNode返回文件的所有block和这些block所在的DataNodes(包括复制节点)
  3. 客户端直接从DataNode中读取数据,如果该DataNode读取失败(DataNode失效或校验码不对),则从复制节点中读取(如果读取的数据就在本机,则直接读取,否则通过网络读取)

1.客户端将文件写入本地磁盘的HDFS Client文件中

2.当临时文件大小达到一个block大小时,HDFS client通知NameNode,申请写入文件

3.NameNode在HDFS的文件系统中创建一个文件,并把该block id和要写入的DataNode的列表返回给客户端

4.客户端收到这些信息后,将临时文件写入DataNodes

  • 4.1 客户端将文件内容写入第一个DataNode(一般以4kb为单位进行传输)
  • 4.2 第一个DataNode接收后,将数据写入本地磁盘,同时也传输给第二个DataNode
  • 4.3 依此类推到最后一个DataNode,数据在DataNode之间是通过pipeline的方式进行复制的
  • 4.4 后面的DataNode接收完数据后,都会发送一个确认给前一个DataNode,最终第一个DataNode返回确认给客户端
  • 4.5 当客户端接收到整个block的确认后,会向NameNode发送一个最终的确认信息
  • 4.6 如果写入某个DataNode失败,数据会继续写入其他的DataNode。然后NameNode会找另外一个好的DataNode继续复制,以保证冗余性
  • 4.7 每个block都会有一个校验码,并存放到独立的文件中,以便读的时候来验证其完整性

5.文件写完后(客户端关闭),NameNode提交文件(这时文件才可见,如果提交前,NameNode垮掉,那文件也就丢失了。fsync:只保证数据的信息写到NameNode上,但并不保证数据已经被写到DataNode中)

Rack aware(机架感知)

通过配置文件指定机架名和DNS的对应关系

假设复制参数是3,在写入文件时,会在本地的机架保存一份数据,然后在另外一个机架内保存两份数据(同机架内的传输速度快,从而提高性能)

整个HDFS的集群,最好是负载平衡的,这样才能尽量利用集群的优势

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