HDFS设计思想、元数据、简单JAVAAPI操作HDFS

时间:2020-05-25
本文章向大家介绍HDFS设计思想、元数据、简单JAVAAPI操作HDFS,主要包括HDFS设计思想、元数据、简单JAVAAPI操作HDFS使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

一、 设计思路

分布式文件系统

在Hadoop中文件系统是一个顶层的抽象。
分布式文件系统相当与对文件系统进行了一个扩展(类似于java中的接口)。
HDFS是分布式文件系统的一个实现,分布式文件系统还有许多其他的实现。

二、设计目标

1、硬件错误 是常态:特别是硬盘的损坏。所以存在副本机制。
2、数据流访问:所有的访问都是访问大量的数据,
					使用IO流一直操作。稳定而不是效率。
3、大数据集:存入到HDFS的数据都是海量的数据,不擅长处理小数据。
因为存入过多小数据,每个小数据都需要元数据,容易导致namenode宕机。
4、简单的相关模型:假定文件是一次写入,多次访问
5、移动计算比移动数据便宜
6、多种软硬件的可移植性

三 HDFS架构图

namenode:主要处理用户请求,维护元数据信息
secondarynode:辅助namenode维护元数据
datanode:存储数据
300M的文件需要划分为3个block块,实际的存储磁盘是300M,与block块个数没关系。

四、HDFS元数据管理

元数据分为两部分:
	fsimage 和edits
	fsimage :保存着一份相对比较完整的元数据  。内存和磁盘中都有
	edits:保存着一段时间内的操作日志、元数据。 内存和磁盘中都有
	edits会在一些特定条件下(一段时间内,或者在文件达到多大)合并到fsimage中。

五、HDFS元数据合并

1、当达到条件后,secondarynode会通知namenode将要进行元数据合并,并让namenode进行edits切换。
2、secondarynode通过http的方式获取fsimage和edits
3、将fsimage和edits进行合并
4、将新的fsimage发送给namenide替换旧的fsimage
注意:
sencondarynode进行合并的时候是在内存中进行的,所以需要大的内存,部署的时候最好单独部署。

6、HDFS上传文件

1、client通知namenode需要上传文件
2、namenode检查是否有权限。namenode允许client上传文件
3、client将文件分割成block块,并访问namenode询问第一个block块存入何处。
4、namenode通过机架感知原理,找到离客户端最近的一台机器(跨交换机最少的机器),找到该机器可用的block块,返回给client
5、client找到对应的datanode以及对应的block的id ,建立RPC连接,通过rpc连接简历pipline进行数据传输。(数据传输是通过UDP进行包传输)。
6、当第一个block块传递完毕,数据校验。反向的校验机制会给client一个响应,client进行第二个block传递,直至所有block传递完毕
7、等数据传递完毕后,client通知namenode建立元数据
block复制策略:
第一个block存在namenode返回的datanode中
第二个存储在同一个交换机下的datanode
第三个存在不通的交换机

7、HDFS文件读取

1、client通知namenode读取数据
2、namenode检验权限,如果前线通过,那么namenode通过查找元数据,返回所有block块地址
		查找block规则:
								离client最近
								心跳机制(最近活跃的,namenode和datanode间存在心跳机制,datanode会一直返回给namenode自己的状态)
3、client并行访问datanode,读取所有block块并进行拼接。

注意

数据写入是串行:写入有ack机制,需要一个block块验证数据完整性后才能写入下一个。
数据读取是并行:读取不需要数据校验。
当一个block块读取到一般出现异常?
没有断点续传
client会到到副本中找,然后重新读取。

八、JAVA API

   public void hdfs() throws Exception {
        //注册驱动
        URL.setURLStreamHandlerFactory(new FsUrlStreamHandlerFactory());
        String url = "hdfs://node01:8020/install2.log";
        InputStream inputStream = new URL(url).openStream();
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("c:\\software\\hello1.txt"));
        IOUtils.copy(inputStream, fileOutputStream);
        IOUtils.closeQuietly(inputStream);
        IOUtils.closeQuietly(fileOutputStream);
    }

    @Test
    public void fileSystem01() throws IOException {
        Configuration configuration = new Configuration();
        configuration.set("fs.defaultFS", "hdfs://node01:8020");
        FileSystem fileSystem = FileSystem.get(configuration);
        System.out.println(fileSystem.toString());
        fileSystem.close();
    }

    @Test
    public void fileSystem02() throws URISyntaxException, IOException {
        Configuration configuration = new Configuration();
        FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI("hdfs://node01:8020"), configuration);
        System.out.println(fileSystem.toString());
        fileSystem.close();
    }

    @Test
    public void fileSystem03() throws IOException {
        Configuration configuration = new Configuration();
        configuration.set("fs.defaultFS", "hdfs://node01:8020");
        FileSystem fileSystem = FileSystem.newInstance(configuration);
        System.out.println(fileSystem.toString());
        fileSystem.close();
    }
    @Test
    public void fileSystem04() throws IOException, URISyntaxException {
        Configuration configuration = new Configuration();
        FileSystem fileSystem = FileSystem.newInstance(new URI("hdfs://node01:8020"),configuration);
        System.out.println(fileSystem.toString());
        fileSystem.close();
    }

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