HDFS(Hadoop Distributed File System)是GFS的开源实现。
优点如下:
能够运行在廉价机器上,硬件出错常态,需要具备高容错性
流式数据访问,而不是随机读写
面向大规模数据集,能够进行批处理、能够横向扩展
简单一致性模型,假定文件是一次写入、多次读取
缺点:
不支持低延迟数据访问
不适合大量小文件存储(因为每条元数据占用空间是一定的)
不支持并发写入,一个文件只能有一个写入者
不支持文件随机修改,仅支持追加写入

HDFS中的block、packet、chunk
block(块)
文件上传前需要分块,默认为128MB,可以在配置文件hdfs.xml里修改,但是块太小:寻址时间占比过高。块太大:Map任务数太少,作业执行速度变慢。
packet(包)
packet是第二大的单位,它是client端向DataNode,或DataNode的PipLine之间传数据的基本单位,默认64KB。
chunk(块)
chunk是最小的单位,它是client向DataNode,或DataNode的PipLine之间进行数据校验的基本单位,默认512Byte,因为用作校验,故每个chunk需要带有4Byte的校验位。所以实际每个chunk写入packet的大小为516Byte。由此可见真实数据与校验值数据的比值约为128 : 1。(即64*1024 / 512)

在client端向DataNode传数据的时候,HDFSOutputStream会有一个chunk buff(块缓冲),写满一个chunk后,会计算校验和并写入当前的chunk。之后再把带有校验和的chunk写入packet,当一个packet写满后,packet会进入dataQueue队列,其他的DataNode就是从这个dataQueue获取client端上传的数据并存储的。同时一个DataNode成功存储一个packet后之后会返回一个ack packet,放入ack Queue中。

写流程

hdfs io速度 hdfs读取速度_数据


(1)客户端向NameNode发出写文件请求。

(2)检查是否已存在文件、检查权限。若通过检查,直接先将操作写入EditLog,并返回输出流对象。

(注:WAL,write ahead log,先写Log,再写内存,因为EditLog记录的是最新的HDFS客户端执行所有的写操作。如果后续真实写操作失败了,由于在真实写操作之前,操作就被写入EditLog中了,故EditLog中仍会有记录,我们不用担心后续client读不到相应的数据块,因为在第5步中DataNode收到块后会有一返回确认信息,若没写成功,发送端没收到确认信息,会一直重试,直到成功)

(3)client端按128MB的块切分文件。

client将NameNode返回的分配的可写的DataNode列表和Data数据一同发送给最近的第一个DataNode节点,此后client端和NameNode分配的多个DataNode构成pipeline管道,client端向输出流对象中写数据。client每向第一个DataNode写入一个packet,这个packet便会直接在pipeline里传给第二个、第三个…DataNode。

(注:并不是写好一个块或一整个文件后才向后分发)

(4)每个DataNode写完一个块后,会返回确认信息。

(注:并不是每写完一个packet后就返回确认信息,个人觉得因为packet中的每个chunk都携带校验信息,没必要每写一个就汇报一下,这样效率太慢。正确的做法是写完一个block块后,对校验信息进行汇总分析,就能得出是否有块写错的情况发生)

写完数据,关闭输输出流。

(5)发送完成信号给NameNode。

(注:发送完成信号的时机取决于集群是强一致性还是最终一致性,最终一致性则需要所有DataNode写完后才向NameNode汇报。强一致性则其中任意一个DataNode写完后就能单独向NameNode汇报,HDFS一般情况下都是强调强一致性)

(6)关闭数据流

如果任何datanode在数据写入时发生故障

(1)关闭管线

(2)把队列中所有数据包添加回数据队列最前端

(3)找到一个正常的datanode,指定一个新的标识,并将标识返回给namenode

(4)从管线中删除故障namenode,基于两个正常datanode构建新管线

(5)namenode注意到块复本量不足时,会在另一个节点上创建一个新的复本

读流程

hdfs io速度 hdfs读取速度_大数据_02


(1) client访问NameNode,查询元数据信息,获得这个文件的数据块位置列表,返回输入流对象。

(2) 就近挑选一台datanode服务器,请求建立输入流 。

(3)DataNode向输入流中中写数据,以packet为单位来校验。

(4)关闭输入流

参考及引用

1,
2,HADOOP权威指南