HDFS读写过程

HDFS写入流程

 

1、 使用HDFS提供的客户端Client，向远程的Namenode发起RPC请求 

2、Namenode会检查要创建的文件是否已经存在， 创建者是否有权限进行操作， 成功则会为文件创建一个记录， 否则会让客户端抛出异常； 

3、 当客户端开始写入文件的时候，客户端会将文件切分成多个packets， 并在内部以数据队列“data queue（ 数据队列） ”的形式管理这些packets，并向Namenode申请blocks， 获取用来存储replicas的合适的datanode列表，列表的大小根据Namenode中replication的设定而定； 

4、 开始以pipeline（ 管道）的形式将packet写入所有的replicas中。 开发库把packet以流的方式写入第一个datanode， 该datanode把该packet存储之后，再将其传递给在此pipeline中的下一个datanode， 直到最后一个datanode， 这种写数据的方式呈流水线的形式。 

5、最后一个datanode成功存储之后会返回一个ack packet（ 确认队列） ， 在pipeline里传递至客户端， 在客户端的开发库内部维护着”ackqueue”， 成功收到datanode返回的ack packet后会从”ack queue”移除相应的packet。 

6、 如果传输过程中，有某个datanode出现了故障， 那么当前的pipeline会被关闭， 出现故障的datanode会从当前的pipeline中移除，剩余的block会继续剩下的datanode中继续以pipeline的形式传输， 同时Namenode会分配一个新的datanode，保持replicas设定的数量。 

7、 客户端完成数据的写入后，会对数据流调用close()方法， 关闭数据流； 

8、 只要写入了dfs.replication.min的复本数（默认为1） ， 写操作就会成功， 并且这个块可以在集群中异步复制， 直到达到其目标复本数（ dfs． replication的默认值为3） ，因为namenode已经知道文件由哪些块组成， 所以它在返回成功前只需要等待数据块进行最小量的复制。

 

从上面的图中，我们可以清楚的看出NameNode对应于用户的三个动作分别 

以create、 addBlock、complete来进行相关的处理。现在，我就来详细的分析NameNode的这三个动作是如何实现的。 

1.NameNode的create动作主要是为客户端传过来的文件名在HDFS的Namesystem中申请一个名字空间，并为之建立一个响应的iNode，当然，这个iNode的状态是underConstruction，然后为这个客户创建一个该文件的租约，就是文件的独占锁，以防止其它的客户端对这个文件同时写。 

2.NameNode的addBlock动作主要是为文件创建一个新的Block，并为这个Block的副本分配存储DataNode节点，最后给客户端返回一个LocatedBlock对象，该对象包含Block的副本应该存放的位置。在这里我想说得是，NameNode节点此时并不保存该Block的副本位置，而是等到成功接收该Block的数据节点自动报告时它才正式记录该Block的一个副本的位置，这样做是由于HDFS不能保证Block一开始分配的数据节点都能成功结束Block。 

3.NameNode的complete动作就是更改与当前文件节点相关的状态，同时释放文件的租约。另外，NameNode还要判断文件的所有Blocks的副本是否已满足，对于还不满足的Blocks，NameNode将其放入neededReplications队列中，让其它的后台线程来负责这些Block的副本情况。

block是datanode存放数据的基本单位

HDFS读取流程

1、 使用HDFS提供的客户端Client，向远程的Namenode发起RPC请求； 

2、Namenode会视情况返回文件的部分或者全部block列表， 对于每个block， Namenode都会返回有该block拷贝的DataNode地址； 

3、客户端Client会选取离客户端最近的DataNode来读取block； 如果客户端本身就是DataNode， 那么将从本地直接获取数据； 

4、 读取完当前block的数据后，关闭当前的DataNode链接， 并为读取下一个block寻找最佳的DataNode； 

5、 当读完列表block后，且文件读取还没有结束， 客户端会继续向Namenode获取下一批的block列表； 

6、 读取完一个block都会进行checksum验证，如果读取datanode时出现错误， 客户端会通知Namenode， 然后再从下一个拥有该block拷贝的datanode继续读。