HDFS副本摆放策略
不同的版本副本摆放策略可能并不一致，HDFS主要采用一种机架感知（rack-ware）的机制来实现摆放策略。
由于不同的机架上节点间通信要通过交换机（switches），同一机架上的通信带宽要优于不同机架。
HDFS默认采用3副本策略（参考2.9.1 & 3.2.1）：
1.若操作的机器（writer）为一个DataNode，则将一个副本放在该机器上，否则任选一个DataNode；
2.将第二个副本放在与第一个不同的机架上；
3.第三个副本放置在与第二个同一机架但不同的节点上。
机架故障的可能性远小于节点故障的可能性。
如果复制因子大于3，则在确定每个机架的副本数量低于上限（基本上是（副本-1）/机架+ 2）的同时，随机确定第4个及以下副本的位置。
由于NameNode并不允许同一DataNode存放多于一个副本，因此副本数不能超过DataNode数。
HDFS写数据流程
1. client发起文件上传请求，通过RPC与NameNode建立通信连接；
2. NameNode检查目标文件是否已存在等，是否可以上传；
2. client向NameNode请求写入第一个block位置；
4. 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的地址告知client如：DN1,DN2,DN3；
5. client请求3台DataNode中的一台DN1上传数据（本质上是一个RPC调用，建立pipeline），DN1收到请求会继续调用DN2，然后DN2调用DN3，将整个pipeline建立完成，后逐级返回client；
6. client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（默认64K），DN1收到一个packet就会传给DN2，DN2传给DN3；N1每传一个packet会放入一个应答队列等待应答。
7. 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DN1将pipelineack发送给client;
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。
HDFS元数据（metadata）
元数据即数据的数据，是维护HDFS中的文件和目录所需要的信息。用于描述和组织具体的文件内容。元数据的可用性直接决定了HDFS的可用性。
形式上分为内存元数据和元数据文件两类，其中NameNode在内存中维护整个文件系统的元数据镜像，用于HDFS的管理；元数据文件则用于持久化存储。
元数据上保存信息分为以下三类：
- 文件与目录自身的属性信息，如文件名、目录名、文件大小、创建时间等；
- 文件内容存储的相关信息，如分块情况、副本个数、副本存放位置等；
- HDFS所有DataNodes的信息，用于DataNodes管理。
从来源上讲，元数据主要来源于NameNode磁盘上的元数据文件（它包括元数据镜像fsimage和元数据操作日志edits两个文件）以及各个DataNode的上报信息
参考来源：
https://hadoop.apache.org/docs/stable/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/HdfsDesign.html