HDFS（二）

太过爱你忘了你带给我的痛 2023-09-28 16:13 3阅读 0赞

**目录**

一：HDFS写数据流程

二：网络拓扑-节点距离计算

三：机架感知（副本存储节点选择）

四：HDFS读数据流程

五：NameNode和SecondaryNameNode

六：Fsimage和Edits解析

七：CheckPoint时间设置

八：DataNode

九：数据完整性

十：掉线时限参数设置

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# 一：HDFS写数据流程 #

![7c6fa15505014d5f9b03a894b37ff214.png][]

（1）客户端通过Distributed FileSystem模块向NameNode请求上传文件，NameNode检查目标文件是否已存在，父目录是否存在。**（请求上传）**

（2）NameNode返回是否可以上传。**（判断是否允许上传）**

（3）客户端请求第一个 Block上传到哪几个DataNode服务器上。

（4）NameNode返回3个DataNode节点，分别为dn1、dn2、dn3。

（5）客户端通过FSDataOutputStream模块请求dn1上传数据，dn1收到请求会继续调用dn2，然后dn2调用dn3，将这个通信管道建立完成。

（6）dn1、dn2、dn3逐级应答客户端。

（7）客户端开始往dn1上传第一个Block（先从磁盘读取数据放到一个本地内存缓存），以Packet为单位，dn1收到一个Packet就会传给dn2，dn2传给dn3；dn1每传一个packet会放入一个应答队列等待应答。

（8）当一个Block传输完成之后，客户端再次请求NameNode上传第二个Block的服务器。（重复执行3-7步）。

# 二：网络拓扑-节点距离计算 #

![a05da854170d4222984e5999491ad503.png][]

> **总结：就是两个结点到最近的相同的祖宗的距离之和。**

# 三：机架感知（副本存储节点选择） #

![1013d660c7cc4c6c82acbe4a23f850e7.png][]

# 四：HDFS读数据流程 #

![97b57d6852b040a694fed469e7d0f2e5.png][]

（1）客户端通过DistributedFileSystem向NameNode请求下载文件，NameNode通过查询元数据，找到文件块所在的DataNode地址。**（请求下载）**

（2）挑选一台DataNode（就近原则--（结点以及过载量），然后随机）服务器，请求读取数据。

（3）DataNode开始传输数据给客户端（从磁盘里面读取数据输入流，以Packet为单位来做校验）。

（4）客户端以Packet为单位接收，先在本地缓存，然后写入目标文件。

# 五：NameNode和SecondaryNameNode #

![0f789163650c465a938c1edafeb7f3e3.png][]

**1）第一阶段：NameNode启动**

> （1）第一次启动NameNode格式化后，创建Fsimage和Edits文件。如果不是第一次启动，直接加载编辑日志和镜像文件到内存。
> 
> （2）客户端对元数据进行增删改的请求。
> 
> （3）NameNode记录操作日志，更新滚动日志。
> 
> （4）NameNode在内存中对元数据进行增删改。

**2）第二阶段：Secondary NameNode工作**

> （1）Secondary NameNode询问NameNode是否需要CheckPoint。直接带回NameNode
> 
> 是否检查结果。
> 
> （2）Secondary NameNode请求执行CheckPoint。
> 
> （3）NameNode滚动正在写的Edits日志。
> 
> （4）将滚动前的编辑日志和镜像文件拷贝到Secondary NameNode。
> 
> （5）Secondary NameNode加载编辑日志和镜像文件到内存，并合并。
> 
> （6）生成新的镜像文件fsimage.chkpoint。
> 
> （7）拷贝fsimage.chkpoint到NameNode。
> 
> （8）NameNode将fsimage.chkpoint重新命名成fsimage。

# 六：Fsimage和Edits解析 #

NameNode被格式化之后，将在/opt/module/hadoop-3.1.3/data/tmp/dfs/name/current目录中产生如下文件

> （1）Fsimage文件：HDFS文件系统元数据的一个永久性的检查点，其中包含HDFS文件系统的所有目录和文件inode的序列化信息。
> 
> fsimage\_0000000000000000000fsimage\_0000000000000000000.md5seen\_txid
> 
> VERSION
> 
> （2）Edits文件：存放HDFS文件系统的所有更新操作的路径，文件系统客户端执行的所有写操作首先会被记录到Edits文件中。
> 
> （3）seen\_txid文件保存的是一个数字，就是最后一个edits\_的数字
> 
> （4）每次NameNode启动的时候都会将Fsimage文件读入内存，加载Edits里面的更新操作，保证内存中的元数据信息是最新的、同步的，可以看成NameNode启动的时候就将Fsimage和Edits文件进行了合并。

**1）oiv查看Fsimage文件**

（1）查看oiv和oev命令

[atguigu@hadoop102 current]$ hdfs 
    oiv apply the offline fsimage viewer to an fsimage 
    oev apply the offline edits viewer to an edits file

（2）基本语法

hdfs oiv -p 文件类型 -i镜像文件 -o 转换后文件输出路径

（3）案例实操

[atguigu@hadoop102 current]$ pwd /opt/module/hadoop-3.1.3/data/dfs/name/current
    [atguigu@hadoop102 current]$ hdfs oiv -p XML -i fsimage_0000000000000000025 -o /opt/module/hadoop-3.1.3/fsimage.xml  
    [atguigu@hadoop102 current]$ cat /opt/module/hadoop-3.1.3/fsimage.xml

**2）oev查看Edits文件**

（1）基本语法

hdfs oev -p 文件类型 -i编辑日志 -o 转换后文件输出路径

（2）案例实操

[atguigu@hadoop102 current]$ hdfs oev -p XML -i edits_0000000000000000012-0000000000000000013 -o /opt/module/hadoop3.1.3/edits.xml 
    [atguigu@hadoop102 current]$ cat /opt/module/hadoop-3.1.3/edits.xml

# 七：CheckPoint时间设置 #

1）通常情况下，SecondaryNameNode每隔一小时执行一次。

\[hdfs-default.xml\]

<property>  
    <name>dfs.namenode.checkpoint.period</name>  
    <value>3600s</value> 
    </property>

2）一分钟检查一次操作次数，当操作次数达到1百万时，SecondaryNameNode执行一次。

<property> 
    <name>dfs.namenode.checkpoint.txns</name>  
    <value>1000000</value> 
    <description>操作动作次数</description> 
    </property> 
     <property>  
    <name>dfs.namenode.checkpoint.check.period</name> 
     <value>60s</value> 
    <description> 1分钟检查一次操作次数</description> 
    </property>

# 八：DataNode #

![6b1aaba2efa44cb8b2aa8fe4e64317a6.png][]

（1）一个数据块在DataNode上以文件形式存储在磁盘上，包括两个文件，一个是数据本身，一个是元数据包括数据块的长度，块数据的校验和，以及时间戳。

（2）DataNode启动后向NameNode注册，通过后，周期性（6小时）的向NameNode上报所有的块信息。

DN向NN汇报当前解读信息的时间间隔，默认6小时；

<property>  
    <name>dfs.blockreport.intervalMsec</name>  
    <value>21600000</value>  
    <description>Determines block reporting interval in 
    milliseconds.</description> 
    </property>

DN扫描自己节点块信息列表的时间，默认6小时

<property>  
    <name>dfs.datanode.directoryscan.interval</name>  
    <value>21600s</value> 
     <description>Interval in seconds for Datanode to scan data 
    directories and reconcile the difference between blocks in memory and on the disk.  
    Support multiple time unit suffix(case insensitive), as described  in dfs.heartbeat.interval.  
    </description> 
    </property>

（3）心跳是每3秒一次，心跳返回结果带有NameNode给该DataNode的命令如复制块数据到另一台机器，或删除某个数据块。如果超过10分钟没有收到某个DataNode的心跳，则认为该节点不可用。

（4）集群运行中可以安全加入和退出一些机器。

# 九：数据完整性 #

思考：如果电脑磁盘里面存储的数据是控制高铁信号灯的红灯信号（1）和绿灯信号（0），但是存储该数据的磁盘坏了，一直显示是绿灯，是否很危险？同理DataNode节点上的数据损坏了，却没有发现，是否也很危险，那么如何解决呢？

如下是DataNode节点保证数据完整性的方法。

> （1）当DataNode读取Block的时候，它会计算CheckSum。
> 
> （2）如果计算后的CheckSum，与Block创建时值不一样，说明Block已经损坏。
> 
> （3）Client读取其他DataNode上的Block。
> 
> （4）常见的校验算法crc（32），md5（128），sha1（160）
> 
> （5）DataNode在其文件创建后周期验证CheckSum。

![7b3323648793432db8315d3022b59206.png][]

# 十：掉线时限参数设置 #

![a6ef52db50c14c318c59fb7251c5fda3.png][]

需要注意的是hdfs-site.xml 配置文件中的heartbeat.recheck.interval的单位为毫秒，

dfs.heartbeat.interval的单位为秒

<property>  
    <name>dfs.namenode.heartbeat.recheck-interval</name>  
    <value>300000</value> 
    </property>  
    <property>  
    <name>dfs.heartbeat.interval</name>  
    <value>3</value> 
    </property>

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[a05da854170d4222984e5999491ad503.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/a05da854170d4222984e5999491ad503.png
[1013d660c7cc4c6c82acbe4a23f850e7.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/1013d660c7cc4c6c82acbe4a23f850e7.png
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