(1)文件分割后,会有一个 文件 --> block的映射,这个映射是持久化到硬盘中的,具体的映射关系表是在FSNamesystem.java中构建的(该部分的构建使用的是FSDirectory.java的功能,filename - blockset);
有了文件到块的映射表就可以通过文件找到blocklist;
(2)datanode的选取,hadoop有它本身的机制,一般来说,datanode默认是三个,选取的是不同机架的datanode,同机架里选一台,另一个机架里选取两台(安全性等考虑);
(3)block写入datanodes,选取的三个datanode,比如说是A、B、C,先写给A,A再写给B,B再写给C;然后B收到C的写入成功,A收到B的写入成功,然后告诉namenode 和 client写入成功;
(4)真正写的并不是block,而是比block更小的好像是chunk , 还包括有各种校验。
上面说一个大体的过程,下面详细介绍一下,也就是从原理角度来理解。其实这里面有一个问题,我们能否通过命令来查看一个文件的所组成的block,它应该具有Java api,但是对于shell 命令,目前还没有发现。所以如果我们想查看一个文件所处的block,可以提取
BlocksMap
的信息。
具体大家想可以详细看看他们的原理
NameNode节点是就是HDFS的大脑。想了解HDFS文件系统,必须了解大脑结构。 咱们就从NameNode节点开始。NameNode类中,关于HDFS文件系统的存储和管理都交给了FSNamesystem负责。下面介绍一下FSNamesystem的逻辑组成和类图。
1.
FSNameSystem层次结构
一些概念
INode: 它用来存放文件及目录的基本信息:名称,父节点、修改时间,访问时间以及UGI信息等。
INodeFile: 继承自INode,除INode信息外,还有组成这个文件的Blocks列表,重复因子,Block大小
INodeDirectory:继承自INode,此外还有一个INode列表来组成文件或目录树结构
Block(BlockInfo):组成文件的物理存储,有BlockId,size ,以及时间戳
BlocksMap: 保存数据块到INode和DataNode的映射关系
FSDirectory:保存文件树结构,HDFS整个文件系统是通过FSDirectory来管理
FSImage:保存的是文件系统的目录树
FSEditlog: 文件树上的操作日志
FSNamesystem: HDFS文件系统管理
这些概念之间的层次关系:
我们都知道,在NameNode内存中存在两张很重要的映射表:
1. 文件系统的命名空间(文件目录树) 主要是 文件和Block映射关系 (保存在FSDirectory)
2. Block 和 INodeFile & DataNode的映射关系 (保存在FSNamesystem)
在上图中,左边黑线部分是
1 数据结构的层次关系;红线部分是
2 关系的层次结构
(其中block & DataNode这个共用)
下面详细的介绍上图所表示的关系:
文件系统 FSNamesystem
FSNamesystem 主要有两个对象:文件系统(FSDirectory)根节点rootDir 和BlocksMap映射表 (Block -> { INode, datanodes, self ref } )
文件系统目录FSDirectory
保存文件目录结构(INodeDirectory树),实现FSImage和FSEditLog操作实现。
INode ( INodeFile & INodeDirectory )
在HDFS中,无论目录还是文件,都是INode。INode有两个派生类INodeFile和INodeDirectory。
INodeFile是INode文件类,INodeDirectory是INode目录类。每一 INodeDirectory孩子节点都是由INodeDirectory目录或INodeFile文件列表构成。这样就形成了一棵INode树形结构。
NameNode内存中保存着HDFS整个文件系统形成的树,这棵树保存在FSDirectory对象内。
Block & BlocksMap & BlockInfo
HDFS物理存储单元是Block(缺省的Block大小为64M),每个Block会有几个副本(缺省是3个),这些Block都是存储在不同数据节点上的。映射关系保存在
BlocksMap。
Block & INodeFile
每个INodeFile都有一个Block列表组成。每一个block有多个副本(缺省3个副本), 各副本保存在不同的数据节点上。 这样在文件与Block和DataNode之间形成一个映射关系表。这张关系表就保存在FSDirectory对象 .
FSImage & FSEditlog(FSDirectory)
由于目录树(FSDirectory)在NameNode内存中保存,机器也有掉电的时候。若只保存在内存那势必会造成数据的丢失。因此,系统会周期性的保存文件目录树到NameNode本地文件系统,生成FSImage。主要由FSImage和FSEditLog,这两个类负责目录树持久化。
当 HDFS系统非常庞大时,FSImage也会非常大,这样不能文件系统发生任何操作时,就更新到FSImage,所以一段时间内文件系统的操作日志会记录到FSEditLog。到一定时间会把操作日志FSEditLog同步到FSImage,这样就形成完整的文件目录树。
2. FSNameSystem 主要类关系图
这个类图可以分成三个部分
Bock相关的部分(BlocksMap & BlockInof & Block)
INode相关的部分(INode & INodeDirectory & INodeFile & INodeDirectoryWithQuota)
FSImage & FSEditLog (Storage & StorageInfo)
其中
BlockInfo是Block的加强类,增加了INodeFile的引用和DataNode列表
INodeFirectoryWithQuota 是INodeDirectory的增强类,增加了Quota限制功能
从层次关系图和类图中,可以看出FSNamesystem中各数据结构之间的关系。了解FSNamesystem, 那么HDFS的文件系统就了解了90%。