各角色职责介绍与梳理

主角色：Namenode

• Namenode是Hadoop分布式文件系统的核心，架构中的主角色
• Namenode维护和管理文件系统元数据，包括名称空间目录树结构、文件和块的位置信息、访问权限等信息。
• 基于此，Namenode成为了访问HDFS的唯一入口。
• Namenode内部通过内存和磁盘文件两种方式管理元数据。
• 其中磁盘上的元数据文件包括Fsimage内存元数据镜像文件和edits log（Journal）编辑日志。

从角色：Datanode

• Datanode是Hadoop HDFS中的从角色，负责具体的数据块存储。
• Datanode的数量决定了HDFS集群的整体数据存储能力。通过和Namenode配合维护着数据块。

主角色辅助角色：secondarynamenode

• secondary Namenode充当Namenode的辅助节点，但不能替代Namenode。
• 主要是帮助主角色进行元数据文件的合并动作。可以通俗的理解为主角色的“秘书”。

Namenode职责

• Namenode仅存储HDFS的元数据：文件系统中所有文件的目录树，并跟踪整个集群中的文件，不存储实际数据。
• Namenode知道HDFS中任何给定文件的块列表及其位置。使用此信息Namenode知道如何从块中构建文件
• Namenode不支持久化存储每个文件中各个块所在的Datanode的位置信息，这些信息会在系统启动时从Datanode重建。
• Namenode是Hadoop集群中的单点故障。
• Namenode所在机器通常会配置有大量内存（RAM）。

Datanode职责

• Datanode负责最终数据块block的存储。是集群的从角色，也称为Slave。
• Datanode启动时，会将自己注册到Namenode并汇报自己负责持有的块列表。
• 当某个Datanode关闭时，不会影响数据的可用性。Namenode将安排由其他Datanode管理的块进行副本复制。
• Datanode所在机器通常配置有大量的硬盘空间，因为实际数据存储在Datanode中。

写数据流程

核心概念 --pipeline管道

• Pipeline，中文翻译为管道。这是HDFS在上传文件写数据过程中采用的一种数据传输方式。
• 客户端将数据块写入第一个数据节点，第一个数据节点保存数据之后再将块复制到第二个数据节点后，后者保存后将其复制到第三个数据节点。
• 为什么Datanode之间采用pipeline线型传输，是因为数据以管道的方式，顺序的沿着一个方向传输，这样能够充分利用每个机器的带宽，避免网络瓶颈和高延迟时的连接，最小化推送所有数据的延时。
• 在线型推送模式下，每台机器所有的出口宽带都用于以最快的速度传输数据，而不是在多个接受者之间分配宽带。

核心概念–ACK应答响应

• ACK（Acknowledge character）即使确认字符，在数据通信中，接收方发给发送方的一种从传输类控制字符。表示发来的数据已确认接收无误。
• 在HDFS pipeline管道传输数据的过程中，传输的反方向会进行ACK校验，确保数据传输安全。

核心概念–默认3副本存储策略

• 默认副本存储策略是由BlockPlacementPolicyDefaulet指定。
• 第一块副本：优先客户端本地，否则随机。
• 第二块副本：不同于第一块副本的不同机架。
• 第三块副本：第二块副本相同机架的不同机器。

梳理

1. HDFS客户端创建对象实例DistributedFileSystem，该对象中封装了与HDFS文件系统操作的相关方法
2. 调用DistributedFileSystem对象的create（）方法，通过RPC请求Namenode创建文件。
   Namenode执行各种检查判断：目标文件是否存在、父目录是否存在、客户端是否具有创建该文件的权限。检查通过，Namenode就会为本次请求记下一条记录，返回FSDataOutputStream输出流对象给客户端用于写数据。
3. 客户端通过FSDataOutputStream输出流开始写入数据。
4. 客户端写入数据时，将数据分成一个个数据包（packet默认64K），内部组件DataStreamer请求Namenode挑选出适合存储数据副本的一组Datanode地址，默认是3副本存储。
   DataStreamer将数据包流式传输到pipeline的第一个Datanode，该Datanode存储数据包并将它发送到pipeline的第二个Datanode。同样，第二个Datanode存储数据包并且发送给第三个（也是最后一个）Datanode。
5. 传输的反方向上，会通过ACK机制校验数据包传输是否成功；
6. 客户端完成数据写入后，在FSDataOutputStream输出流上调用close（）方法关闭。
7. DistributedFileSystem联系Namenode告知其文件写入完成，等待Namenode确认。
   因为Namenode已经知道文件由那些块组成（DataStream请求分配数据块），因此仅需等待最小复制块即可成功返回。最小复制时有参数dfs.namenode.replication.min指定，默认是1。