1、HDFS 基本概念
1.1 HDFS 介绍
HDFS 是 Hadoop Distribute File System 的简称，意为：Hadoop 分布式文件系统。是 Hadoop 核心组件之一，作为最底层的分布式存储服务而存在。分布式文件系统解决的问题就是大数据存储。它们是横跨在多台计算机上的存储系统。分布式文件系统在大数据时代有着广泛的应用前景，它们为存储和处理超大规模数据提供所需的扩展能力。
1.2 HDFS设计目标
- 硬件故障是常态， HDFS 将有成百上千的服务器组成，每一个组成部分都有可能出现故障。因此故障的检测和自动快速恢复是 HDFS 的核心架构目标。
- HDFS 上的应用与一般的应用不同，它们主要是以流式读取数据。HDFS 被设计成适合批量处理，而不是用户交互式的。相较于数据访问的反应时间，更注重数据访问的高吞吐量。
- 典型的 HDFS 文件大小是GB到TB的级别。所以，HDFS被调整成支持大文件。它应该提供很高的聚合数据带宽，一个集群中支持数百个节点，一个集群中还应该支持千万级别的文件。
- 大部分 HDFS 应用对文件要求的是 write-one-read-many 访问模型。一个文件一旦创建、写入、关闭之后就不需要修改了。这一假设简化了数据一致性问题，使高吞吐量的数据访问成为可能。
- 移动计算的代价比之移动数据的代价低。一个应用请求的计算，离它操作的数据越近就越高效，这在数据达到海量级别的时候更是如此。将计算移动到数据附近，比之将数据移动到应用所在显然更好。
- 在异构的硬件和软件平台上的可移植性。这将推动需要大数据集的应用更广泛地采用 HDFS 作为平台。
2、HDFS 重要特性
首先，它是一个文件系统，用于存储文件，通过统一的命名空间目录树来定位文件；
其次，它是分布式的，由很多服务器联合起来实现其功能，集群中的服务器有各自的角色。
2.1 master/slave 架构
HDFS 采用 master/slave 架构。一般一个HDFS集群是有一个Namenod 和一定数目的Datanode 组成。Namenode是HDFS集群主节点，Datanode是HDFS集群从节点，两种角色各司其职，共同协调完成分布式的文件存储服务。
2.2 分块存储
HDFS 中的文件在物理上是分块存储（block）的，块的大小可以通过配置参数来规定，默认大小在 hadoop2.x 版本中是 128M。
2.3 名字空间（NameSpace）
HDFS 支持传统的层次型文件组织结构。用户或者应用程序可以创建目录，然后将文件保存在这些目录里。文件系统名字空间的层次结构和大多数现有的文件系统类似：用户可以创建、删除、移动或重命名文件。
Namenode负责维护文件系统的名字空间，任何对文件系统名字空间或属性的修改都将被Namenode 记录下来。
HDFS 会给客户端提供一个统一的抽象目录树，客户端通过路径来访问文件，
形如：hdfs://namenode:port/dir-a/dir-b/dir-c/file.data。
2.4 Namenode 元数据管理
我们把目录结构及文件分块位置信息叫做元数据。Namenode 负责维护整个
hdfs 文件系统的目录树结构，以及每一个文件所对应的 block 块信息（block 的
id，及所在的 datanode 服务器）。
2.5 Datanode 数据存储
文件的各个block的具体存储管理由datanode节点承担。每一个block都可以在多个datanode上。Datanode 需要定时向 Namenode 汇报自己持有的block信息。
存储多个副本（副本数量也可以通过参数设置dfs.replication，默认是 3）。
2.6 副本机制
为了容错，文件的所有 block 都会有副本。每个文件的 block 大小和副本系数都是可配置的。应用程序可以指定某个文件的副本数目。副本系数可以在文件创建的时候指定，也可以在之后改变。
2.7 一次写入，多次读出
HDFS 是设计成适应一次写入，多次读出的场景，且不支持文件的修改。
正因为如此，HDFS 适合用来做大数据分析的底层存储服务，并不适合用来做。网盘等应用，因为，修改不方便，延迟大，网络开销大，成本太高。