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【无标题】

article 2025/1/9 0:39:16

写数据

流程

（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）

每次传到DataNode时，DataNode都是一部分在接收，一部分向另外一个结点的DataNode进行传输。

ack队列放缓存数据，如果得到应到成功的信号，则删除响应的数据。

备份，传输不成功时，可以继续传输。

副本存储结点选择

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的距离总和。

机架感知（副本存储节点选择）

http://hadoop.apache.org/docs/r3.1.3/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/HdfsDesign.html#Data_Replication

副本节点选择

第一个副本在 Client 所处的节点上。

如果客户端在集群外，随机选一个。

第二个副本在另一个机架的随机

一个节点

第三个副本在第二个副本所在机架的

随机节点

读数据

（ 1 ）客户端通过 DistributedFileSystem 向 NameNode 请求下载文件

NameNode先检查用户权限，是否有数据

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；负载均衡）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 为单位串行接收，先在本地缓存，然后写入目标文件。

NameNode工作机制

1 ）第一阶段： NameNode 启动

（ 1 ）第一次启动 NameNode 格式化后，创建 Fsimage 和 Edits 文件。如果不是第一次启

动，直接加载编辑日志和镜像文件到内存。

（2）客户端对元数据进行增删改的请求。

（3） NameNode 记录操作日志，更新滚动日志。

（4） NameNode 在内存中对元数据进行增删改。

2 ）第二阶段： Secondary NameNode 工作

（ 1 ） Secondary NameNode 询问 NameNode 是否需要 CheckPoint 。直接带回 NameNode

是否检查结果。

（2） Secondary NameNode 请求执行 CheckPoint 。

（3） NameNode 滚动正在写的 Edits 日志。

（4）将滚动前的编辑日志和镜像文件拷贝到 Secondary NameNode 。

（5） Secondary NameNode 加载编辑日志和镜像文件到内存，并合并。

（6）生成新的镜像文件 fsimage.chkpoint 。

（7）拷贝 fsimage.chkpoint 到 NameNode 。

（8） NameNode 将 fsimage.chkpoint 重新命名成 fsimage 。

FsImage：在磁盘里备份元数据

Edits：只记录过程，只进行追加操作，效率高

SecondaryNamenode定期合并FsImage和Edits

NameNode 被格式化之后，将在

/opt/module/hadoop-3.1.3/data/tmp/dfs/name/current

目录中产生如下文件

（ 1 ） Fsimage 文件： HDFS 文件系统元数据的一个 永久性的检查点 ，其中包含 HDFS 文件系统的所有目

录和文件 inode 的序列化信息。

（ 2 ） Edits 文件：存放 HDFS 文件系统的所有更新操作的路径，文件系统客户端执行的所有写操作首先

会被记录到 Edits 文件中。

（ 3 ） seen_txid 文件保存的是一个数字，就是最后一个 edits_ 的数字

（ 4 ）每次 NameNode 启动的时候都会将 Fsimage 文件读入内存，加载 Edits 里面的更新操作，保证内存

中的元数据信息是最新的、同步的，可以看成 NameNode 启动的时候就将 Fsimage 和 Edits 文件进行了合并。

查看

Fsimage

hdfs oiv -p 文件类型 -i 镜像文件 -o 转换后文件输出路径

Edits 文件

hdfs oev -p 文件类型 -i 编辑日志 -o 转换后文件输出路径

CheckPoint

默认2nn一小时询问一次nn

[hdfs-default.xml]
<property>
 <name>dfs.namenode.checkpoint.period</name>
 <value>3600s</value>
</property>

一分钟检查一次操作次数，当操作次数达到 1 百万时， SecondaryNameNode 执行一次。

<property>
 <name>dfs.namenode.checkpoint.txns</name>
 <value>1000000</value>
<description>操作动作次数</description>
</property>
<property>
 <name>dfs.namenode.checkpoint.check.period</name>
 <value>60s</value>
<description> 1 分钟检查一次操作次数</description>
</property>

DataNode 工作机制

块存储的位置

/opt/module/hadoop-3.1.3/data/dfs/data/current/BP-1946999522-192.168.31.102-1667232708189/current/finalized/subdir0/subdir0

.meta存校验和，数据长度，时间戳

blk_存数据

（ 1 ）一个数据块在 DataNode 上以文件形式存储在磁盘上，包括两个文件，一个是数据

本身，一个是元数据包括数据块的长度，块数据的校验和，以及时间戳。

（2） DataNode 启动后向 NameNode 注册，通过后，周期性（6 小时）的向 NameNode 上

报所有的块信息。

DN 向 NN 汇报当前解读信息的时间间隔，默认 6 小时；
<property>
<name>dfs.blockreport.intervalMsec</name>
<value>21600000</value>
<description>Determines block reporting interval in 
milliseconds.</description>
</property>
DN 扫描自己节点块信息列表的时间，默认 6 小时
<property>
<name>dfs.datanode.directoryscan.interval</name>
<value>21600s</value>
<description>Interval in seconds for Datanode to scan data
directories and reconcile the difference between blocks in memory and on 
the disk.
Support multiple time unit suffix(case insensitive), as described
in dfs.heartbeat.interval.
</description>
</property>

（3）心跳是每 3 秒一次，心跳返回结果带有 NameNode 给该 DataNode 的命令如复制块

数据到另一台机器，或删除某个数据块。如果超过 10 分钟没有收到某个 DataNode 的心跳，

则认为该节点不可用。

（4）集群运行中可以安全加入和退出一些机器。

数据完整性

DataNode 节点保证数据完整性的方法

（ 1 ）当 DataNode 读取 Block 的时候，它会计算 CheckSum 。

（2）如果计算后的 CheckSum ，与 Block 创建时值不一样，说明 Block 已经损坏。

（3） Client 读取其他 DataNode 上的 Block 。

（4）常见的校验算法 crc （32）， md5 （128）， sha1 （ 160 ）

（5） DataNode 在其文件创建后周期验证 CheckSum 。

掉线时限参数设置

TimeOut = 2 * dfs.namenode.heartbeat.recheck-interval + 10 * dfs.heartbeat.interval 。

而默认的 dfs.namenode.heartbeat.recheck-interval 大小为 5 分钟， dfs.heartbeat.interval 默认为 3 秒。

heartbeat.recheck.interval 的单位为毫秒，
dfs.heartbeat.interval 的单位为秒。
<property>
 <name>dfs.namenode.heartbeat.recheck-interval</name>
 <value>300000</value>
</property>
<property>
 <name>dfs.heartbeat.interval</name>
 <value>3</value>
</property>

来源：尚硅谷

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http://www.kler.cn/a/222.html