【03】HDFS

39_尚硅谷_Hadoop_HDFS_课程介绍

40_尚硅谷_Hadoop_HDFS_产生背景和定义

HDFS就是为了解决海量数据的存储问题
分布式存储：就是利用多台服务器来解决同一件事，每个服务器用来存储一部分数据。

41_尚硅谷_Hadoop_HDFS_优缺点

hdfs擅长的是：快速把数据存进去，然后查询。只适合查询，数据量越大越有优势
适合大文件，不适合小文件低延时数据存储

42_尚硅谷_Hadoop_HDFS_组成

hadoop官方文档
https://hadoop.apache.org/docs/r3.1.3/
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2NN也只能起到辅助作用，也只是恢复一部分数据。因为秘书知道的事情跟老板知道的事情还是有一定的差距，那差距的那部分数据就是损失的数据。
对于客户端：NameNode是告诉你允许不允许读，或者说我这机器上有没有，这些都是namenode说的算。那实际来干活和对接的是DataNode。

43_尚硅谷_Hadoop_HDFS_文件块大小

在公司当中，主流的块大小有两种：128M（中小型企业）、256M（大厂）


未来计算的单元是以块来计算的

44_尚硅谷_Hadoop_HDFS_Shell命令上传

一般会选择hadoop fs，因为这个简洁

在根目录下创建sanguo文件夹
hadoop fs -mkdir /sanguo
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-moveFromLocal：从本地剪切粘贴到HDFS
 hadoop fs -moveFromLocal shuguo.txt /sanguo

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-copyFromLocal：从本地文件系统中拷贝文件到HDFS路径去
hadoop fs -copyFromLocal weiguo.txt /sanguo
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-put：等同于copyFromLocal，生产环境更习惯用put
hadoop fs -put wuguo.txt /sanguo

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-appendToFile：追加一个文件到已经存在的文件末尾（只能追加，不能后续的修改）
hadoop fs -appendToFile liubei.txt /sanguo/shuguo.txt
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45_尚硅谷_Hadoop_HDFS_Shell命令下载&直接操作

常用-get，比较简洁

1）-ls: 显示目录信息
 hadoop fs -ls /
 hadoop fs -ls /sanguo

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2）-cat：显示文件内容
hadoop fs -cat /sanguo/shuguo.txt

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3）-chgrp、-chmod、-chown：Linux文件系统中的用法一样，修改文件所属权限
hadoop fs -chown atguigu:atguigu /sanguo/shuguo.txt
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4）-mkdir：创建路径
hadoop fs -mkdir /jinguo
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5）-cp：从HDFS的一个路径拷贝到HDFS的另一个路径
 hadoop fs -cp /sanguo/shuguo.txt /jinguo

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6）-mv：在HDFS目录中移动文件
hadoop fs -mv /sanguo/weiguo.txt /jinguo
hadoop fs -mv /sanguo/wuguo.txt /jinguo

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7）-tail：显示一个文件的末尾1kb的数据
hadoop fs -tail /jingguo/shuguo.txt
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8）-rm：删除文件或文件夹
hadoop fs -rm /sanguo/shuguo.txt
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9）-rm -r：递归删除目录及目录里面内容
hadoop fs -rm -r /sanguo
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10）-du统计文件夹的大小信息
 hadoop fs -du -s -h /jinguo
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副本里面是每台机器只能存储其中的一块副本，它不会重复的存，因为重复的存没有意义

11）-setrep：设置HDFS中文件的副本数量
hadoop fs -setrep 10 /jinguo/shuguo.txt
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46_尚硅谷_Hadoop_HDFS_API环境准备

要使windows能够连接到远程的Hadoop集群，那么windows这边也得有相关的Hadoop环境变量

E:\HadoopEnvironmentData\hadoop-3.1.0
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在IDEA中创建一个Maven工程HdfsClientDemo，并导入相应的依赖坐标+日志添加

    
        org.apache.hadoop</groupId>
        hadoop-client</artifactId>
        3.1.3</version>
    </dependency>
    
        junit</groupId>
        junit</artifactId>
        4.12</version>
    </dependency>
    
        org.slf4j</groupId>
        slf4j-log4j12</artifactId>
        1.7.30</version>
    </dependency>
</dependencies>
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在项目的src/main/resources目录下，新建一个文件，命名为“log4j.properties”，在文件中填入（目的是为了打印日志）

log4j.rootLogger=INFO, stdout  
log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender  
log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout  
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m%n  
log4j.appender.logfile=org.apache.log4j.FileAppender  
log4j.appender.logfile.File=target/spring.log  
log4j.appender.logfile.layout=org.apache.log4j.PatternLayout  
log4j.appender.logfile.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m%n
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创建包名：com.atguigu.hdfs、创建HdfsClient类

47_尚硅谷_Hadoop_HDFS_API创建文件夹

客户端是跟namenode打交道

package com.atguigu.hdfs;

import com.sun.org.apache.xml.internal.utils.URI;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.FileSystem;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.junit.Test;

import java.io.IOException;
import java.net.URISyntaxException;

/*
客户端代码常用套路
1、获取一个客户端对象
2、执行相关的操作命令
3、关闭资源
HDFS zookeeper
*/

public class HdfsClient {
    @Test
    public void testmkdir() throws IOException, URISyntaxException {
        /*
            new URI("hdfs://hadoop102:8020").var
            alt+回车:抛个异常
        */

        // 连接的集群Namenode的地址:8020是内部的地址
        java.net.URI uri = new java.net.URI("hdfs://192.168.10.102:8020");

        //创建一个配置文件
        Configuration configuration = new Configuration();

        /*
            注意FileSystem是在hadoop包下，别导错了(没有的鼠标对着FileSystem按alt+enter导入包)
            ctrl+p:提示参数
        */

        //用户
        String user="atguigu";

        //1、获取到了客户端对象
        FileSystem fs = FileSystem.get(uri, configuration,user);

        //2、创建一个文件夹
        fs.mkdirs(new Path("/xiyou/huaguoshan"));

        //3、关闭资源
        fs.close();
    }

}

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如果 FileSystem fs = FileSystem.get(uri, configuration,user);中不添加user，将会报如下的异常：



添加user后执行完成之后，打开HDFS网页，会出现xiyou文件夹

//换一种写法：junit的@after、@before、@test

package com.atguigu.hdfs;
import com.sun.org.apache.xml.internal.utils.URI;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.FileSystem;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

import java.io.IOException;
import java.net.URISyntaxException;

/*
客户端代码常用套路
1、获取一个客户端对象
2、执行相关的操作命令
3、关闭资源
HDFS zookeeper
*/

public class HdfsClient {

    private FileSystem fs;  //升级为全局变量

    @Before
    public void init() throws URISyntaxException, IOException, InterruptedException {
        // 连接的集群Namenode的地址:8020是内部的地址
        java.net.URI uri = new java.net.URI("hdfs://192.168.10.102:8020");

        //创建一个配置文件
        Configuration configuration = new Configuration();

        //用户
        String user="atguigu";

        //1、获取到了客户端对象
        // ctrl+alt+f:将fs变成全局变量
        fs = FileSystem.get(uri, configuration,user);
    }

    @After
    public void close() throws IOException {
        //3、关闭资源
        fs.close();
    }

    @Test
    public void testmkdir() throws Exception {
        //2、创建一个文件夹huaguoshan1
        fs.mkdirs(new Path("/xiyou/huaguoshan1"));

        //fs.mkdirs(new Path("/xiyou/huaguoshan1"));
    }

    /*执行顺序：
        首先执行before,执行完before之后再执行Test,Test结束之后再执行after
    */
}

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48_尚硅谷_Hadoop_HDFS_API上传

（1）查看帮助
    hdfs dfs -help 
    
（2）查看当前目录信息
    hdfs dfs -ls /
    
（3）上传文件
    hdfs dfs -put /本地路径 /hdfs路径
    
（4）剪切文件
    hdfs dfs -moveFromLocal a.txt /aa.txt
    
（5）下载文件到本地
    hdfs dfs -get /hdfs路径 /本地路径
    
（6）合并下载
    hdfs dfs -getmerge /hdfs路径文件夹 /合并后的文件
    
（7）创建文件夹
    hdfs dfs -mkdir /hello
    
（8）创建多级文件夹
    hdfs dfs -mkdir -p /hello/world
    
（9）移动hdfs文件
    hdfs dfs -mv /hdfs路径 /hdfs路径
    
（10）复制hdfs文件
    hdfs dfs -cp /hdfs路径 /hdfs路径
    
（11）删除hdfs文件
    hdfs dfs -rm /aa.txt
    
（12）删除hdfs文件夹
    hdfs dfs -rm -r /hello
    
（13）查看hdfs中的文件
    hdfs dfs -cat /文件
    hdfs dfs -tail -f /文件
    
（14）查看文件夹中有多少个文件
    hdfs dfs -count /文件夹
    
（15）查看hdfs的总空间
    hdfs dfs -df /
    hdfs dfs -df -h /
    
（16）修改副本数    
    hdfs dfs -setrep 1 /a.txt

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用客户端进行远程访问HDFS，然后上传文件

49_尚硅谷_Hadoop_HDFS_API参数的优先级

1）编写源代码
@Test
public void testCopyFromLocalFile() throws IOException, InterruptedException, URISyntaxException {

    // 1 获取文件系统
    Configuration configuration = new Configuration();
    configuration.set("dfs.replication", "2");
    FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:8020"), configuration, "atguigu");

    // 2 上传文件
    fs.copyFromLocalFile(new Path("d:/sunwukong.txt"), new Path("/xiyou/huaguoshan"));

    // 3 关闭资源
    fs.close();
｝

2）将hdfs-site.xml拷贝到项目的resources资源目录下
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<?xml-stylesheet type="text/xsl" href="configuration.xsl"?>

<configuration>
	<property>
		<name>dfs.replication</name>
        <value>1</value>
	</property>
</configuration>
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优先级一般是就近原则

最高优先级是代码里面，其次是资源目录，再往前是hdfs-site.xml，然后最后是hdfs-defaule.xml

50_尚硅谷_Hadoop_HDFS_API文件下载

下载就是从HDFS里面把数据下载到我们windows本地

crc：循环校验文件，检错用的。目的是为了保证从hdfs传输过来的数据不会发生错误

最后一个参数userRalLocalFileSystem表示的是否开启本地模式（即是否开启本地校验crc，如果是true则开启本地校验，从hdfs下载下来的文件夹中会多出来一个以.crc结尾的文件，即循环校验文件；如果是false则下载下来的文件中没有循环校验文件）。这里可以不写，不用管它。

@Test
public void testCopyToLocalFile() throws IOException, InterruptedException, URISyntaxException{

    // 1 获取文件系统
    Configuration configuration = new Configuration();
    FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:8020"), configuration, "atguigu");
    
    // 2 执行下载操作
    // boolean delSrc 指是否将原文件删除
    // Path src 指要下载的文件路径
    // Path dst 指将文件下载到的路径
    // boolean useRawLocalFileSystem 是否开启文件校验
    fs.copyToLocalFile(false, new Path("/xiyou/huaguoshan/sunwukong.txt"), new Path("d:/sunwukong2.txt"), true);
    
    // 3 关闭资源
    fs.close();
}
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51_尚硅谷_Hadoop_HDFS_API文件删除

FileSystem.get里面已经设置URI了，后面的都是相对根目录的路径

@Test
public void testDelete() throws IOException, InterruptedException, URISyntaxException{

	// 1 获取文件系统
	Configuration configuration = new Configuration();
	FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:8020"), configuration, "atguigu");
		
	// 2 执行删除
	fs.delete(new Path("/xiyou"), true);
		
	// 3 关闭资源
	fs.close();
}
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52_尚硅谷_Hadoop_HDFS_API文件更名和移动

@Test
public void testRename() throws IOException, InterruptedException, URISyntaxException{

	// 1 获取文件系统
	Configuration configuration = new Configuration();
	FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:8020"), configuration, "atguigu"); 
		
	// 2 修改文件名称
	fs.rename(new Path("/xiyou/huaguoshan/sunwukong.txt"), new Path("/xiyou/huaguoshan/meihouwang.txt"));
		
	// 3 关闭资源
	fs.close();
}
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53_尚硅谷_Hadoop_HDFS_API文件详情查看

那么通过客户端能不能拿到我这个文件存在那几个块上呢？也就是块信息的存储拿不拿得到？

@Test
public void testListFiles() throws IOException, InterruptedException, URISyntaxException {

	// 1获取文件系统
	Configuration configuration = new Configuration();
	FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:8020"), configuration, "atguigu");

	// 2 获取文件详情
	RemoteIterator<LocatedFileStatus> listFiles = fs.listFiles(new Path("/"), true);

	while (listFiles.hasNext()) {
		LocatedFileStatus fileStatus = listFiles.next();

		System.out.println("========" + fileStatus.getPath() + "=========");
		System.out.println(fileStatus.getPermission());
		System.out.println(fileStatus.getOwner());
		System.out.println(fileStatus.getGroup());
		System.out.println(fileStatus.getLen());
		System.out.println(fileStatus.getModificationTime());
		System.out.println(fileStatus.getReplication());
		System.out.println(fileStatus.getBlockSize());
		System.out.println(fileStatus.getPath().getName());

		// 获取块信息
		BlockLocation[] blockLocations = fileStatus.getBlockLocations();
		System.out.println(Arrays.toString(blockLocations));
	}
	// 3 关闭资源
	fs.close();
}
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54_尚硅谷_Hadoop_HDFS_API文件和文件夹判断

Ctrl+L：进行代码格式化

@Test
public void testListStatus() throws IOException, InterruptedException, URISyntaxException{

    // 1 获取文件配置信息
    Configuration configuration = new Configuration();
    FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:8020"), configuration, "atguigu");

    // 2 判断是文件还是文件夹
    FileStatus[] listStatus = fs.listStatus(new Path("/"));

    for (FileStatus fileStatus : listStatus) {

        // 如果是文件
        if (fileStatus.isFile()) {
            System.out.println("f:"+fileStatus.getPath().getName());
        }else {
            System.out.println("d:"+fileStatus.getPath().getName());
        }
    }

    // 3 关闭资源
    fs.close();
}
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55_尚硅谷_Hadoop_HDFS_写数据流程

本节内容讲的是：我从客户端如何将数据写到HDFS集群的
既考虑了节点距离最近，有考虑了负载均衡（就近原则和负载均衡）

老师传给班长，班长传给组长，一层一层慢慢传比较好（串行）。如果是方案1，当一个DataNode结点没有传输，outputStrame还要继续等待，一直等到所有结点传输完成。

每个DataNode内部既向其它DataNode传输数据，又同时将写入磁盘，这样效率很高。（一边写一边出）
先是形成chunk，等达到64k过后就形成packet。形成一个一个packet之后，这个packet就发送到下一个DataNode

上游ack队列，进行判断应答是否成功

/*
（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）。
*/
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56_尚硅谷_Hadoop_HDFS_节点距离计算

网络拓扑-节点距离计算：
是到达共同祖先的步数和；
画一个树就知道了，同一个机器上的节点都是兄弟
就是到达同一个祖先所要连接线的个数

57_尚硅谷_Hadoop_HDFS_机架感知（副本存储节点选择）

一般情况下，它会选择你在哪台服务器上提交，我就优先选择谁
（机架感知的前提是，配置了机架感知系统）


第一个机架我选择本地，考虑的是结点距离最近，我上传速度最快；第二个数据为什么跑别的机架上去传了？保证了你的数据的可靠性，同时又要兼顾对应的效率，同机架内部传输比你跨机架传输网络速度要快一些。

58_尚硅谷_Hadoop_HDFS_读数据流程

客户端向NameNode请求，它要读取数据。为什么客户端不直接请求DataNode？因为NameNode是HDFS的老大，得问NameNode能不能读？那么客户端得创建一个客户端对象（分布式文件系统对象），类似于一个谈判代表跟NameNode交涉。最后还要创建一个FSDataInputStream数据流对象来对应读数据，它选择读取数据的原则是：首先选择结点距离最近的读，同时还会考虑当前这个结点的负载均衡能力。它是串行读取数据。

59_尚硅谷_Hadoop_HDFS_NN和2NN工作机制

内存：断电丢失
存储在磁盘里我们一般用fsimage（快照）来存储数据
Edits只记录你的过程，不给你进行计算
关机的时候才将fsimage和Edits进行合并，效率比较低
2NN将fsimage和Edits文件进行定期的进行合并（即做了一些我合并一些）

当对元数据进行增删改请求，假如先更改内存再记账，如果断电了，edits_inprogress没有记录这条数据，那么整个这条数据就丢了。所以说非常严谨的办法就是先记账到edits_inprogress,然后再加载到内存。未来edits_inprogress和fsimage进行合并，就是当前内存当中最新的数据，也就是这条数据它不会丢。

重要提示：每当元数据有更新或者添加元数据时，修改内存中的元数据并追加到Edits中。

60_尚硅谷_Hadoop_HDFS_FsImage镜像文件

原始记录+日志记录=fsimage+edits=数据库常规操作








打开fsimage.txt文件里面对应的是根目录下对应的文件存储信息

61_尚硅谷_Hadoop_HDFS_Edits编辑日志

Edits的特点是：只进行追加，不进行合并修改

62_尚硅谷_Hadoop_HDFS_检查点时间设置

检查点设置就是：2NN给NN说需不需要进行合并，进行检查。这个时候的触发事件

63_尚硅谷_Hadoop_HDFS_DN工作机制

本节主要将老板和员工是如何工作的

64_尚硅谷_Hadoop_HDFS_数据完整性

65_尚硅谷_Hadoop_HDFS_掉线时限参数设置

66_尚硅谷_Hadoop_HDFS_总结

开发用到最多的是它的shell操作，而API用的少