Hadoop-HDFS读写数据流原理分析

水深无声 2022-10-11 06:10 182阅读 0赞

## HDFS的数据流（原理分析） ##

### HDFS写数据流程 ###

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-b4lYNapi-1625018578729)(/home/lxj/.config/Typora/typora-user-images/1625016041380.png)\]][img-b4lYNapi-1625018578729_home_lxj_.config_Typora_typora-user-images_1625016041380.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，。

2、如果不存在则返回错误，存在则NameNode 返回是否可以上传。

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，返回的节点的决定因素有：节点的距离，即客户端离谁最近；以及负载的情况，选择负载压力小的节点返回。

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 会放入一个内存中的应答队列，然后序列化到本地磁盘，并从这个队列里面将packet传给之后的节点，并等待应答。

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)。

9、当所有的Packet传输完成之后，将内存的队列删除，并通知NameNode传输完成了。

### 网络拓扑节点距离计算 ###

节点距离：两个节点到达最近的共同祖先（同一个路由器下连接的多台服务器，那么服务器的共同祖先就是路由器，节点距离为2）的距离总和。

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bYIMBWuj-1625018578730)(/home/lxj/.config/Typora/typora-user-images/1625017269548.png)\]][img-bYIMBWuj-1625018578730_home_lxj_.config_Typora_typora-user-images_1625017269548.png]

### 机架感知（副本存储节点的选择） ###

默认情况下3个副本的放置规则如下：

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-619lJ4mD-1625018578731)(/home/lxj/.config/Typora/typora-user-images/1625017734276.png)\]][img-619lJ4mD-1625018578731_home_lxj_.config_Typora_typora-user-images_1625017734276.png]

第二个副本的考虑是为了速度，第三个副本是为了安全。

### HDFS的读数据流程 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1、客户端通过 Distributed FileSystem 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。

2、挑选一台 DataNode(就近原则,然后随机)服务器,请求读取数据（多个块可能会从多个DataNode去读取数据）。

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,读取时从块1开始读取,先在本地缓存数据,然后写入目标文件。

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