hadoop深入研究:(一)——hdfs介绍

hdfs设计原则

1.非常大的文件：

这里的非常大是指几百MB,GB,TB.雅虎的Hadoop集群已经可以存储PB级别的数据

2.流式数据访问：

基于一次写，多次读。

3.商用硬件：      

 hdfs的高可用是用软件来解决，因此不需要昂贵的硬件来保障高可用性，各个生产商售卖的pc或者虚拟机即可。

hdfs不适用的场景

1.低延迟的数据访问   

hdfs的强项在于大量的数据传输，递延迟不适合他，10毫秒以下的访问可以无视hdfs，不过hbase可以弥补这个缺陷。

2.太多小文件              

 namenode节点在内存中hold住了整个文件系统的元数据，因此文件的数量就会受到限制，每个文件的元数据大约150字节

 1百万个文件，每个文件只占一个block，那么就需要300MB内存。你的服务器可以hold住多少呢，你可以自己算算

3.多处写和随机修改   

目前还不支持多处写入以及通过偏移量随机修改

hdfs block

为了最小化查找时间比例，hdfs的块要比磁盘的块大很多。hdfs块的大小默认为64MB，和文件系统的块不同，

hdfs的文件可以小于块大小，并且不会占满整个块大小。

查找时间在10ms左右，数据传输几率在100MB/s,为了使查找时间是传输时间的1%，块的大小必须在100MB左右

一般都会设置为128MB

有了块的抽象之后，hdfs有了三个优点：

1.可以存储比单个磁盘更大的文件

2.存储块比存储文件更加简单，每个块的大小都基本相同

3.使用块比文件更适合做容错性和高可用

namenodes和datanodes

hdfs集群有两种类型的节点，一种为master及namenode，另一种为worker及datanodes。

namenode节点管理文件系统的命名空间。它包含一个文件系统的树，所有文件和目录的原数据都在这个树上，这些

信息被存储在本地磁盘的两个文件中，image文件和edit log文件。文件相关的块存在哪个块中，块在哪个地方，这些

信息都是在系统启动的时候加载到namenode的内存中，并不会存储在磁盘中。

datanode节点在文件系统中充当的角色就是苦力，按照namenode和client的指令进行存储或者检索block，并且周期性

的向namenode节点报告它存了哪些文件的block

namenode节点如果不能使用了，那么整个hdfs就玩完了。为了防止这种情况，有两种方式可供选择

1.namenode通过配置元数据可以写到多个磁盘中，最好是独立的磁盘，或者NFS.

2.使用第二namenode节点，第二namenode节点平时并不作为namenode节点工作，它的主要工作内容就是定期根据编辑

日志（edit log）合并命名空间的镜像(namespace image),防止编辑日志过大，合并后的image它自己也保留一份，等着

namenode节点挂掉，然后它可以转正，由于不是实时的，有数据上的损失是很可能发生的。

hdfs Federation

namenode节点保持所有的文件和块的引用在内存中，这就意味着在一个拥有很多很多文件的很大的集群中，内存就成为了一个

限制的条件，hdfs federation在hadoop 2.x的被实现了，允许hdfs有多个namenode节点，每个管hdfs的一部分，比如一个管/usr，

另一个管/home，每个namenode节点是相互隔离的，一个挂掉不会影响另外一个。

hdfs的高可用

不管namenode节点的备份还是第二namenode节点都只能保证数据的恢复，并不能保证hdfs的高可用性，一旦namenode节点挂掉

就会产生单点故障，这时候要手动去数据备份恢复，或者启用第二节点，新的namenode节点在对外服务器要做三件事：

1.把命名空间的镜像加载到内存中

2.重新运行编辑日志

3.接受各个datanode节点的block报告

在一个大型一点的hdfs系统中，等这些做完需要30分钟左右。

2.x已经支持了高可用性(HA)，通过一对namenode热备来实现，一台挂掉，备机马上提供无中断服务

要实现HA,要做三点微调：

1.namenode节点必须使用高可用的共享存储。

2.datanode节点必须象两个namenode节点发送block报告

3.客户端做改动可以在故障时切换到可用的namenode节点上，而且要对用户是无感知的

failover和fencing

将备份namenode激活的过程就叫failover，管理激活备份namenode的系统叫做failover controller，

zookeeper就可以担当这样的角色，可以保证只有一个节点处于激活状态。

必须确认原来的namenode已经真的挂掉了，很多时候只是网络延迟，如果备份节点已经激活了，

原来的节点又可以提供服务了，这样是不行的，防止原来namenode活过来的过程就叫fencing。

可以用STONITH实现， STONITH可以做到直接断电把原namenode节点fencing掉

感谢Tom White,此文章大部分来自于大神的definitive guide，奈何中文版翻译太烂，就在英文原版的基础上和官方的一些文档加入一些自己的理解。

全当是读书笔记吧，画蛇添足之举。