hadoop hdfs (通俗易懂)

1、传统数据与大数据的对比

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2、大数据服务器安装规范

系统硬盘
		两块硬盘做一个RAID1
		引导分区  200M
		交换分区  可以不设置或设置的很小。因为在大数据中需要将其关闭
		根分区		/(所有的空间)
		
	数据硬盘
		多个硬盘,每个硬盘独立挂载,有多少个硬盘,挂载多少个目录
		数据硬盘优先不做RAID,必须做时,做RAID0
	
	做RAID:	优点:数据的读写效率稍高,

缺点:不支持热插拔。一个硬盘损坏,整个服务器需要全部关机再能处理该硬盘。

	不做RAID:	优点:支持热插拔。硬盘损坏即把即插。不用关机。

缺点:数据的读写效率稍低。

3、传统数据与大数据处理方式对比

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4、大数据

1、分布式存储
2、分布式并行计算
3、移动程序到数据端
4、更前卫、更先进的实现思路
5、更细分的业务场景
6、更先进的硬件技术+更先进的软件技术技术快的原因

5、Hadoop内部组成

HDFS: 海量数据的存储

MapReduce: 海量数据的离线计算

Yarn: 集群资源调度

6、HDFS全称

Hadoop Distribute File System 即 Hadoop分布式文件系统
主要作用:即存储海量数据

为什么能存储海量数据??
因为其空间大,空间大的原因为服务器多、磁盘多。且支持扩展

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7、HDFS组成部分

管理者-Master NameNode 集群中有1-2个,用于管理集群中的工作者

工作者-Slave DataNode 集群中有多个 用于存储计算数据

辅助管理 SecondaryNameNode 集群中有0-1 只负责辅NameNode管理工作

8、HDFS存储数据的方式

以数据块的方式存储数据。默认一个数据块128M,该数值可以修改。
注意:这里的128仅仅是切分数据的阈值。

一个大的数据被切分成多个小的128M的数据块,分别存储在集群多个节点的不同位置。

数据副本机制
数据副本默认是3份。
一个数据存储到HDFS后,数据自动复制两份,共三份(三分相同的数据-数据冗余)

9、数据副本存放机制

第一个副本在客户端所在的节点(客户端也是集群内的节点),若客户端在集群外,那么根据一定的计算规则选一个节点。

第二份副本,在与第一份相同机柜,且不在同一个服务器的节点上。

第三份与第一份第二份不在同一个机柜,且逻辑距离(网络拓扑)最近的机柜选择一个节点存储。

10、什么是名字空间

名字空间:HDFS文件系统的目录树,目录结构。

11、NameNode的作用

1、维护目录树,维护命名空间。

2、负责确定指定的文件块到具体的Datanode结点的映射关系。(在客户端与Datanode之间共享数据)

3、管理Datanode结点的状态报告

12、DataNode的作用

1、负责管理它所在结点上存储的数据的读写,及存储数据。

2、向Namenode结点报告DataNode节点的状态。

3、通过流水线复制实现三份数据副本,

13、HDFS写入数据的流程

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1、 client发起文件上传请求,通过RPC与NameNode建立通讯,NameNode检查目标文件是否已存在,父目录是否存在,返回是否可以上传;

2、 client请求第一个block该传输到哪些DataNode服务器上;

3、 NameNode根据配置文件中指定的备份数量及机架感知原理进行文件分配,返回可用的DataNode的地址如:A,B,C;

4、 client请求3台DataNode中的一台A上传数据(本质上是一个RPC调用,建立pipeline),A收到请求会继续调用B,然后B调用C,将整个pipeline建立完成,后逐级返回client;

5、 client开始往A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(默认64K),A收到一个packet就会传给B,B传给C;A每传一个packet会放入一个应答队列等待应答。

6、 数据被分割成一个个packet数据包在pipeline上依次传输,在pipeline反方向上,逐个发送ack(命令正确应答),最终由pipeline中第一个DataNode节点A将pipelineack发送给client;

7、关闭写入流。

8、 当一个block传输完成之后,client再次请求NameNode上传第二个block到服务器。

14、HDFS读取数据的流程

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1、客户端通过调用FileSystem对象的open()来读取希望打开的文件。

2、 Client向NameNode发起RPC请求,来确定请求文件block所在的位置;

3、 NameNode会视情况返回文件的部分或者全部block列表,对于每个
block,NameNode 都会返回含有该 block 副本的 DataNode 地址; 这些返回的 DN 地址,会按照集群拓扑结构得出 DataNode 与客户端的距离,然后进行排序,排序两个规则:网络拓扑结构中距离 Client 近的排靠前;心跳机制中超时汇报的 DN 状态为 STALE,这样的排靠后;

4、 Client 选取排序靠前的 DataNode 来读取 block,如果客户端本身就是DataNode,那么将从本地直接获取数据(短路读取特性);

5、 底层上本质是建立 Socket Stream(FSDataInputStream),重复的调用父类 DataInputStream 的 read 方法,直到这个块上的数据读取完毕;

6、并行读取,若失败重新读取

7、 当读完列表的 block 后,若文件读取还没有结束,客户端会继续向NameNode 获取下一批的 block 列表;

8、返回后续block列表

9、 最终关闭读流,并将读取来所有的 block 会合并成一个完整的最终文件。

15、数据校验

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1、数据第一次写入成功后,会进行数据校验,获得校验和。

2、数据读取前,对数据进行校验,获得校验和,计算得到的校验和与第一次上传后的校验和进行对比。

3、两个校验和相同表示数据相同,可以提读取数据

4、两个校验和不相同表示数据不相同,节点去其他节点读取

5、数据节点周期进行校验和计算,防止数据丢失。

16、DataNode节点丢失周期

DataNode节点长时间没有给NameNode汇报心跳,NameNode认为其丢失。
长时间(10分钟+30秒): 2 * 超时时间 + 10 * 心跳周期

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