HDFS读写流程（重点，有些面试官总喜欢问到，记录一下）

怼烎@ 2023-01-14 04:56 7阅读 0赞

# 写数据流程 #

①服务端启动HDFS中的`NN和DN`进程  
②客户端创建一个分布式文件系统客户端，由客户端向NN发送请求，请求上传文件  
③NN处理请求，检查客户端是否有权限上传，路径是否合法等  
④检查通过，NN响应客户端可以上传  
⑤客户端根据自己设置的块大小，开始上传`第一个块`，默认0-128M,  
NN根据客户端上传文件的副本数(默认为3)，根据机架感知策略选取指定数量的DN节点返回  
⑥客户端根据返回的DN节点，请求`建立传输通道`  
客户端向最近(网络距离最近)的DN节点发起通道建立请求，由这个DN节点依次向通道中的(距离当前DN距离最近)  
下一个节点发送建立通道请求，各个节点发送响应 ，通道建立成功  
⑦客户端每读取`64K`的数据，封装为一个`packet`(数据包，传输的基本单位)，将packet发送到通道的下一个节点  
通道中的节点收到packet之后，落盘(检验)存储，将packet发送到通道的下一个节点！  
每个节点在收到packet后，向客户端发送`ack`确认消息！

⑧一个块的数据传输完成之后，通道关闭，DN向NN上报消息，已经收到某个块  
⑨第一个块传输完成，第二块开始传输，依次重复⑤-⑧，直到最后一个块传输完成，NN向客户端响应传输完成！  
⑩客户端关闭输出流  
![112\_1.png][112_1.png]

## 举例： ##

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）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。  
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）。

# 异常写流程 #

①-⑥见上  
⑦客户端每读取64K的数据，封装为一个packet，封装成功的packet，放入到一个队列中，这个队列称为`dataQuene`(待发送数据包)  
在发送时，先将dataQuene中的packet按顺序发送，发送后再放入到`ackquene`(正在发送的队列)。  
每个节点在收到packet后，向客户端发送ack确认消息！  
如果一个packet在发送后，已经收到了所有DN返回的ack确认消息，这个packet会在ackquene中删除！  
假如一个packet在发送后，在收到DN返回的ack确认消息时超时，传输中止，ackquene中的packet会回滚到dataQuene。

重新建立通道，剔除坏的DN节点。建立完成之后，继续传输！  
只要有一个DN节点收到了数据，DN上报NN已经收完此块，NN就认为当前块已经传输成功！  
NN会自动维护副本数！

# 读数据流程 #

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。  
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。

# ***第二篇转载：*** #

HDFS读过程  
HDFS API 读文件

Configuration conf = new Configuration();  
    FileSystem fs = FileSystem.get(conf);  
    Path file = new Path("demo.txt");  
    FSDataInputStream inStream = fs.open(file);  
    String data = inStream.readUTF();  
    System.out.println(data);  
    inStream.close();

![70][]

HDFS读取文件过程：  
1.初始化FileSystem，然后客户端(client)用FileSystem的open()函数打开文件

2.FileSystem用RPC调用元数据节点，得到文件的数据块信息，对于每一个数据块，元数据节点返回保存数据块的数据节点的地址。

3.FileSystem返回FSDataInputStream给客户端，用来读取数据，客户端调用stream的read()函数开始读取数据。

4.DFSInputStream连接保存此文件第一个数据块的最近的数据节点，data从数据节点读到客户端(client)

5.当此数据块读取完毕时，DFSInputStream关闭和此数据节点的连接，然后连接此文件下一个数据块的最近的数据节点。

6.当客户端读取完毕数据的时候，调用FSDataInputStream的close函数。

7.在读取数据的过程中，如果客户端在与数据节点通信出现错误，则尝试连接包含此数据块的下一个数据节点。

8. 失败的数据节点将被记录，以后不再连接。【注意：这里的序号不是一一对应的关系】

HDFS写过程  
 HDFS API 写文件

Configuration conf = new Configuration();  
    FileSystem fs = FileSystem.get(conf);  
    Path file = new Path("demo.txt");  
    FSDataOutputStream outStream = fs.create(file);  
    outStream.writeUTF("Welcome to HDFS Java API!!!");  
    outStream.close();

![70 1][]  
HDFS写文件过程：  
       1.初始化FileSystem，客户端调用create()来创建文件

2.FileSystem用RPC调用元数据节点，在文件系统的命名空间中创建一个新的文件，元数据节点首先确定文件原来不存在，并且客户端有创建文件的权限，然后创建新文件。

3.FileSystem返回DFSOutputStream，客户端用于写数据，客户端开始写入数据。

4.DFSOutputStream将数据分成块，写入data queue。data queue由Data Streamer读取，并通知元数据节点分配数据节点，用来存储数据块(每块默认复制3块)。分配的数据节点放在一个pipeline里。Data Streamer将数据块写入pipeline中的第一个数据节点。第一个数据节点将数据块发送给第二个数据节点。第二个数据节点将数据发送给第三个数据节点。

5.DFSOutputStream为发出去的数据块保存了ack queue，等待pipeline中的数据节点告知数据已经写入成功。

6.当客户端结束写入数据，则调用stream的close函数。此操作将所有的数据块写入pipeline中的数据节点，并等待ack queue返回成功。最后通知元数据节点写入完毕。

7.如果数据节点在写入的过程中失败，关闭pipeline，将ack queue中的数据块放入data queue的开始，当前的数据块在已经写入的数据节点中被元数据节点赋予新的标示，则错误节点重启后能够察觉其数据块是过时的，会被删除。失败的数据节点从pipeline中移除，另外的数据块则写入pipeline中的另外两个数据节点。元数据节点则被通知此数据块是复制块数不足，将来会再创建第三份备份。  
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