Hadoop（2）HDFS文件系统

一、 HDFS概念

1、 概念

HDFS，它是一个文件系统，用于存储文件，通过目录树来定位文件；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。

HDFS的设计适合一次写入，多次读出的场景，且不支持文件的修改。适合用来做数据分析，并不适合用来做网盘应用。

2、 组成

1）HDFS集群包括，NameNode和DataNode以及Secondary Namenode。

2）NameNode负责管理整个文件系统的元数据，以及每一个路径（文件）所对应的数据块信息。

3）DataNode 负责管理用户的文件数据块，每一个数据块都可以在多个datanode上存储多个副本。

4）Secondary NameNode用来监控HDFS状态的辅助后台程序，每隔一段时间获取HDFS元数据的快照。

3、 HDFS文件块大小

HDFS中的文件在物理上是分块存储（block），块的大小可以通过配置参数( dfs.blocksize)来规定，默认大小在hadoop2.x版本中是128M，老版本中是64M

HDFS的块比磁盘的块大，其目的是为了最小化寻址开销。如果块设置得足够大，从磁盘传输数据的时间会明显大于定位这个块开始位置所需的时间。因而，传输一个由多个块组成的文件的时间取决于磁盘传输速率。

如果寻址时间约为10ms，而传输速率为100MB/s，为了使寻址时间仅占传输时间的1%，我们要将块大小设置约为100MB。默认的块大小128MB。
块的大小：10ms*100*100M/s = 100M

二、 HFDS命令行操作

1、 基本语法

bin/hadoop fs 具体命令

2、 参数大全

`bin/hadoop fs`

        [-appendToFile  ... ]
        [-cat [-ignoreCrc]  ...]
        [-checksum  ...]
        [-chgrp [-R] GROUP PATH...]
        [-chmod [-R] ... | OCTALMODE> PATH...]
        [-chown [-R] [OWNER][:[GROUP]] PATH...]
        [-copyFromLocal [-f] [-p]  ... ]
        [-copyToLocal [-p] [-ignoreCrc] [-crc]  ... ]
        [-count [-q]  ...]
        [-cp [-f] [-p]  ... ]
        [-createSnapshot  []]
        [-deleteSnapshot  ]
        [-df [-h] [ ...]]
        [-du [-s] [-h]  ...]
        [-expunge]
        [-get [-p] [-ignoreCrc] [-crc]  ... ]
        [-getfacl [-R] ]
        [-getmerge [-nl]  ]
        [-help [cmd ...]]
        [-ls [-d] [-h] [-R] [ ...]]
        [-mkdir [-p]  ...]
        [-moveFromLocal  ... ]
        [-moveToLocal  ]
        [-mv  ... ]
        [-put [-f] [-p]  ... ]
        [-renameSnapshot   ]
        [-rm [-f] [-r|-R] [-skipTrash]  ...]
        [-rmdir [--ignore-fail-on-non-empty]  ...]
        [-setfacl [-R] [{-b|-k} {-m|-x } ]|[--set  ]]
        [-setrep [-R] [-w]   ...]
        [-stat [format]  ...]
        [-tail [-f] ]
        [-test -[defsz] ]
        [-text [-ignoreCrc]  ...]
        [-touchz  ...]
        [-usage [cmd ...]]

3、常用命令实操

（1）-help：输出这个命令参数
bin/hdfs dfs -help rm
（2）-ls: 显示目录信息
hadoop fs -ls /
（3）-mkdir：在hdfs上创建目录
hadoop fs -mkdir -p /aaa/bbb/cc/dd
（4）-moveFromLocal从本地剪切粘贴到hdfs
hadoop fs - moveFromLocal /home/hadoop/a.txt /aaa/bbb/cc/dd
（5）-moveToLocal：从hdfs剪切粘贴到本地（尚未实现）

[atguigu@linux01 hadoop-2.7.2]$ hadoop fs -help moveToLocal
-moveToLocal   :
  Not implemented yet

（6）–appendToFile ：追加一个文件到已经存在的文件末尾
hadoop fs -appendToFile ./hello.txt /hello.txt
（7）-cat ：显示文件内容
（8）-tail：显示一个文件的末尾
hadoop fs -tail /weblog/access_log.1
（9）-chgrp 、-chmod、-chown：linux文件系统中的用法一样，修改文件所属权限
hadoop fs -chmod 666 /hello.txt
hadoop fs -chown someuser:somegrp /hello.txt
（10）-copyFromLocal：从本地文件系统中拷贝文件到hdfs路径去
hadoop fs -copyFromLocal ./jdk.tar.gz /aaa/
（11）-copyToLocal：从hdfs拷贝到本地
hadoop fs -copyToLocal /user/hello.txt ./hello.txt
（12）-cp ：从hdfs的一个路径拷贝到hdfs的另一个路径
hadoop fs -cp /aaa/jdk.tar.gz /bbb/jdk.tar.gz.2
（13）-mv：在hdfs目录中移动文件
hadoop fs -mv /aaa/jdk.tar.gz /
（14）-get：等同于copyToLocal，就是从hdfs下载文件到本地
hadoop fs -get /user/hello.txt ./
（15）-getmerge ：合并下载多个文件，比如hdfs的目录 /aaa/下有多个文件:log.1, log.2,log.3,…
hadoop fs -getmerge /aaa/log.* ./log.sum
（16）-put：等同于copyFromLocal
hadoop fs -put /aaa/jdk.tar.gz /bbb/jdk.tar.gz.2
（17）-rm：删除文件或文件夹
hadoop fs -rm -r /aaa/bbb/
（18）-rmdir：删除空目录
hadoop fs -rmdir /aaa/bbb/ccc
（19）-df ：统计文件系统的可用空间信息
hadoop fs -df -h /
（20）-du统计文件夹的大小信息

[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ hadoop fs -du -s -h /user/atguigu/wcinput
188.5 M  /user/atguigu/wcinput

[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ hadoop fs -du  -h /user/atguigu/wcinput
188.5 M  /user/atguigu/wcinput/hadoop-2.7.2.tar.gz
97       /user/atguigu/wcinput/wc.input

（21）-count：统计一个指定目录下的文件节点数量
hadoop fs -count /aaa/

[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ hadoop fs -count /user/atguigu/wcinput
       1                2          197657784 /user/atguigu/wcinput
嵌套文件层级；  包含文件的总数

（22）-setrep：设置hdfs中文件的副本数量
hadoop fs -setrep 3 /aaa/jdk.tar.gz

这里设置的副本数只是记录在namenode的元数据中，是否真的会有这么多副本，还得看datanode的数量。因为目前只有3台设备，最多也就3个副本，只有节点数的增加到10台时，副本数才能达到10。

三、 HDFS客户端操作

1、 eclipse环境准备

1 jar包准备

1）解压hadoop-2.7.2.tar.gz到非中文目录
2）进入share文件夹，查找所有jar包，并把jar包拷贝到_lib文件夹下
3）在全部jar包中查找sources.jar，并剪切到_source文件夹。
4）在全部jar包中查找tests.jar，并剪切到_test文件夹。

2 eclipse准备

1）配置HADOOP_HOME环境变量
2）采用hadoop编译后的bin 、lib两个文件夹（如果不生效，重新启动eclipse）
3）创建第一个java工程

public class HdfsClientDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1 获取文件系统
        Configuration configuration = new Configuration();
        // 配置在集群上运行
        configuration.set("fs.defaultFS", "hdfs://linux01:9000");
        FileSystem fileSystem = FileSystem.get(configuration);

        // 直接配置访问集群的路径和访问集群的用户名称
        // FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "atguigu");

        // 2 把本地文件上传到文件系统中
        fileSystem.copyFromLocalFile(new Path("f:/hello.txt"), new Path("/hello1.copy.txt"));

        // 3 关闭资源
        fileSystem.close();
        System.out.println("over");
    }
}

4）执行程序
运行时需要配置用户名称

客户端去操作hdfs时，是有一个用户身份的。默认情况下，hdfs客户端api会从jvm中获取一个参数来作为自己的用户身份：-DHADOOP_USER_NAME=admin，admin为用户名称。

2、 通过API操作HDFS

1 HDFS获取文件系统

1）详细代码

    @Test
    public void initHDFS() throws Exception{
        // 1 创建配置信息对象
        // new Configuration();的时候，它就会去加载jar包中的hdfs-default.xml
        // 然后再加载classpath下的hdfs-site.xml
        Configuration configuration = new Configuration();

        // 2 设置参数 
        // 参数优先级： 1、客户端代码中设置的值  2、classpath下的用户自定义配置文件 3、然后是服务器的默认配置
//      configuration.set("fs.defaultFS", "hdfs://linux01:9000");
        configuration.set("dfs.replication", "3");

        // 3 获取文件系统
        FileSystem fs = FileSystem.get(configuration);

        // 4 打印文件系统
        System.out.println(fs.toString());
    }

2）将core-site.xml拷贝到项目的根目录下

<configuration>

    <property>
        <name>fs.defaultFSname>
        <value>hdfs://linux01:9000value>
    property>

    
    <property>
        <name>hadoop.tmp.dirname>
        <value>/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmpvalue>
    property>
configuration>

2 HDFS文件上传

    @Test
    public void putFileToHDFS() throws Exception{
        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "admin");

        // 2 创建要上传文件所在的本地路径
        Path src = new Path("e:/hello.txt");

        // 3 创建要上传到hdfs的目标路径
        Path dst = new Path("hdfs://linux01:9000/user/admin/hello.txt");

        // 4 拷贝文件
        fs.copyFromLocalFile(src, dst);
        fs.close(); 
    }

3 HDFS文件下载

    @Test
    public void getFileFromHDFS() throws Exception{

        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "admin");  

    //  fs.copyToLocalFile(new Path("hdfs://linux01:9000/user/admin/hello.txt"), new Path("d:/hello.txt"));
        // 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 是否开启文件效验
        // 2 下载文件
        fs.copyToLocalFile(false, new Path("hdfs://linux01:9000/user/admin/hello.txt"), new Path("e:/hellocopy.txt"), true);
        fs.close();
    }

4 HDFS目录创建

    @Test
    public void mkdirAtHDFS() throws Exception{
        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "admin");  

        //2 创建目录
        fs.mkdirs(new Path("hdfs://linux01:9000/user/admin/output"));
    }

5 HDFS文件夹删除

    @Test
    public void deleteAtHDFS() throws Exception{
        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "admin");  

        //2 删除文件夹 ，如果是非空文件夹，参数2必须给值true
        fs.delete(new Path("hdfs://linux01:9000/user/admin/output"), true);
    }

6 HDFS文件名更改

    @Test
    public void renameAtHDFS() throws Exception{
        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "admin");

        //2 重命名文件或文件夹
        fs.rename(new Path("hdfs://linux01:9000/user/admin/hello.txt"), new Path("hdfs://linux01:9000/user/admin/hellonihao.txt"));
    }

7 HDFS文件详情查看

    @Test
    public void readListFiles() throws Exception {
        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "admin");

        // 思考：为什么返回迭代器，而不是List之类的容器
        RemoteIterator listFiles = fs.listFiles(new Path("/"), true);

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

            System.out.println(fileStatus.getPath().getName());
            System.out.println(fileStatus.getBlockSize());
            System.out.println(fileStatus.getPermission());
            System.out.println(fileStatus.getLen());

            BlockLocation[] blockLocations = fileStatus.getBlockLocations();

            for (BlockLocation bl : blockLocations) {

                System.out.println("block-offset:" + bl.getOffset());

                String[] hosts = bl.getHosts();

                for (String host : hosts) {
                    System.out.println(host);
                }
            }

            System.out.println("--------------分割线--------------");
        }
    }

8 HDFS文件夹查看

@Test
public void findAtHDFS() throws Exception, IllegalArgumentException, IOException{

    // 1 创建配置信息对象
    Configuration configuration = new Configuration();

    FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "admin");

    // 2 获取查询路径下的文件状态信息
    FileStatus[] listStatus = fs.listStatus(new Path("/"));

    // 3 遍历所有文件状态
    for (FileStatus status : listStatus) {
        if (status.isFile()) {
            System.out.println("f--" + status.getPath().getName());
        } else {
            System.out.println("d--" + status.getPath().getName());
        }
    }
}

3、 通过IO流操作HDFS

1 HDFS文件上传

    @Test
    public void putFileToHDFS() throws Exception{
        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "admin");

        // 2 创建输入流
        FileInputStream inStream = new FileInputStream(new File("e:/hello.txt"));

        // 3 获取输出路径
        String putFileName = "hdfs://linux01:9000/user/admin/hello1.txt";
        Path writePath = new Path(putFileName);

        // 4 创建输出流
        FSDataOutputStream outStream = fs.create(writePath);

        // 5 流对接
        try{
            IOUtils.copyBytes(inStream, outStream, 4096, false);
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally{
            IOUtils.closeStream(inStream);
            IOUtils.closeStream(outStream);
        }
    }

2 HDFS文件下载

    @Test
    public void getFileToHDFS() throws Exception{
        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"),configuration, "admin");

        // 2 获取读取文件路径
        String filename = "hdfs://linux01:9000/user/admin/hello1.txt";

        // 3 创建读取path
        Path readPath = new Path(filename);

        // 4 创建输入流
        FSDataInputStream inStream = fs.open(readPath);

        // 5 流对接输出到控制台
        try{
            IOUtils.copyBytes(inStream, System.out, 4096, false);
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally{
            IOUtils.closeStream(inStream);
        }
    }

3 定位文件读取

1）下载第一块

    @Test
    // 定位下载第一块内容
    public void readFileSeek1() throws Exception {

        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"), configuration, "admin");

        // 2 获取输入流路径
        Path path = new Path("hdfs://linux01:9000/user/admin/tmp/hadoop-2.7.2.tar.gz");

        // 3 打开输入流
        FSDataInputStream fis = fs.open(path);

        // 4 创建输出流
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("e:/hadoop-2.7.2.tar.gz.part1");

        // 5 流对接
        byte[] buf = new byte[1024];
        for (int i = 0; i < 128 * 1024; i++) {
            fis.read(buf);
            fos.write(buf);
        }

        // 6 关闭流
        IOUtils.closeStream(fis);
        IOUtils.closeStream(fos);
    }

2）下载第二块

    @Test
    // 定位下载第二块内容
    public void readFileSeek2() throws Exception{

        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();

        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://linux01:9000"), configuration, "admin");

        // 2 获取输入流路径
        Path path = new Path("hdfs://linux01:9000/user/admin/tmp/hadoop-2.7.2.tar.gz");

        // 3 打开输入流
        FSDataInputStream fis = fs.open(path);

        // 4 创建输出流
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("e:/hadoop-2.7.2.tar.gz.part2");

        // 5 定位偏移量（第二块的首位）
        fis.seek(1024 * 1024 * 128);

        // 6 流对接
        IOUtils.copyBytes(fis, fos, 1024);

        // 7 关闭流
        IOUtils.closeStream(fis);
        IOUtils.closeStream(fos);
    }

3）合并文件
在window命令窗口中执行
type hadoop-2.7.2.tar.gz.part2 >> hadoop-2.7.2.tar.gz.part1

四、 HDFS的数据流

1、 HDFS写数据流程

1 剖析文件写入

1）客户端向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）

2 网络拓扑概念

在本地网络中，两个节点被称为“彼此近邻”是什么意思？在海量数据处理中，其主要限制因素是节点之间数据的传输速率——带宽很稀缺。这里的想法是将两个节点间的带宽作为距离的衡量标准。

节点距离：两个节点到达最近的共同祖先的距离总和。

例如，假设有数据中心d1机架r1中的节点n1。该节点可以表示为/d1/r1/n1。利用这种标记，这里给出四种距离描述。
Distance(/d1/r1/n1, /d1/r1/n1)=0（同一节点上的进程）
Distance(/d1/r1/n1, /d1/r1/n2)=2（同一机架上的不同节点）
Distance(/d1/r1/n1, /d1/r3/n2)=4（同一数据中心不同机架上的节点）
Distance(/d1/r1/n1, /d2/r4/n2)=6（不同数据中心的节点）

3 机架感知（副本节点选择）

1）官方ip地址：
http://hadoop.apache.org/docs/r2.7.2/hadoop-project-dist/hadoop-common/RackAwareness.html
http://hadoop.apache.org/docs/r2.7.2/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/HdfsDesign.html#Data_Replication
2）低版本Hadoop副本节点选择
第一个副本在client所处的节点上。如果客户端在集群外，随机选一个。
第二个副本和第一个副本位于不相同机架的随机节点上。
第三个副本和第二个副本位于相同机架，节点随机。

3）Hadoop2.7.2副本节点选择
第一个副本在client所处的节点上。如果客户端在集群外，随机选一个。
第二个副本和第一个副本位于相同机架，随机节点。
第三个副本位于不同机架，随机节点。

2、 HDFS读数据流程

1）客户端向namenode请求下载文件，namenode通过查询元数据，找到文件块所在的datanode地址。
2）挑选一台datanode（就近原则，然后随机）服务器，请求读取数据。
3）datanode开始传输数据给客户端（从磁盘里面读取数据放入流，以packet为单位来做校验）。
4）客户端以packet为单位接收，先在本地缓存，然后写入目标文件。

3、 一致性模型

1）debug调试如下代码

    @Test
    public void writeFile() throws Exception{
        // 1 创建配置信息对象
        Configuration configuration = new Configuration();
        fs = FileSystem.get(configuration);

        // 2 创建文件输出流
        Path path = new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hello.txt");
        FSDataOutputStream fos = fs.create(path);

        // 3 写数据
        fos.write("hello".getBytes());
        // 4 一致性刷新
        fos.hflush();

        fos.close();
    }

2）总结
写入数据时，如果希望数据被其他client立即可见，调用如下方法

FsDataOutputStream. hflush ();      //清理客户端缓冲区数据，被其他client立即可见

五、 NameNode工作机制

1、 5.1 NameNode&Secondary NameNode工作机制

1）第一阶段：namenode启动
（1）第一次启动namenode格式化后，创建fsimage和edits文件。如果不是第一次启动，直接加载编辑日志和镜像文件到内存。
（2）客户端对元数据进行增删改的请求
（3）namenode记录操作日志，更新滚动日志。
（4）namenode在内存中对数据进行增删改查
2）第二阶段：Secondary NameNode工作
（1）Secondary NameNode询问namenode是否需要checkpoint。直接带回namenode是否检查结果。
（2）Secondary NameNode请求执行checkpoint。
（3）namenode滚动正在写的edits日志
（4）将滚动前的编辑日志和镜像文件拷贝到Secondary NameNode
（5）Secondary NameNode加载编辑日志和镜像文件到内存，并合并。
（6）生成新的镜像文件fsimage.chkpoint
（7）拷贝fsimage.chkpoint到namenode
（8）namenode将fsimage.chkpoint重新命名成fsimage
3）web端访问SecondaryNameNode
（1）启动集群
（2）浏览器中输入：http://linux01:50090/status.html
（3）查看SecondaryNameNode信息

4）chkpoint检查时间参数设置
（1）通常情况下，SecondaryNameNode每隔一小时执行一次。
[hdfs-default.xml]

<property>
  <name>dfs.namenode.checkpoint.periodname>
  <value>3600value>
property>

（2）一分钟检查一次操作次数，当操作次数达到1百万时，SecondaryNameNode执行一次。

<property>
  <name>dfs.namenode.checkpoint.txnsname>
  <value>1000000value>
<description>操作动作次数description>
property>

<property>
  <name>dfs.namenode.checkpoint.check.periodname>
  <value>60value>
<description> 1分钟检查一次操作次数description>
property>

2、 镜像文件和编辑日志文件

1）概念
… namenode被格式化之后，将在/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/current目录中产生如下文件

edits_0000000000000000000
fsimage_0000000000000000000.md5
seen_txid
VERSION

（1）Fsimage文件：HDFS文件系统元数据的一个永久性的检查点，其中包含HDFS文件系统的所有目录和文件idnode的序列化信息。
（2）Edits文件：存放HDFS文件系统的所有更新操作的路径，文件系统客户端执行的所有写操作首先会被记录到edits文件中。
（3）seen_txid文件保存的是一个数字，就是最后一个edits_的数字
（4）每次Namenode启动的时候都会将fsimage文件读入内存，并从00001开始到seen_txid中记录的数字依次执行每个edits里面的更新操作，保证内存中的元数据信息是最新的、同步的，可以看成Namenode启动的时候就将fsimage和edits文件进行了合并。
2）oiv查看fsimage文件
（1）查看oiv和oev命令

[atguigu@hadoop102 current]$ hdfs
oiv                  apply the offline fsimage viewer to an fsimage
oev                  apply the offline edits viewer to an edits file

（2）基本语法
hdfs oiv -p 文件类型 -i镜像文件 -o 转换后文件输出路径
（3）案例实操

[admin@linux01 current]$ pwd
/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/current

[admin@linux01 current]$ hdfs oiv -p XML -i fsimage_0000000000000000025 -o /opt/module/hadoop-2.7.2/fsimage.xml

[admin@linux01 current]$ cat /opt/module/hadoop-2.7.2/fsimage.xml

将显示的xml文件内容拷贝到eclipse中创建的xml文件中，并格式化。
3）oev查看edits文件
（1）基本语法
hdfs oev -p 文件类型 -i编辑日志 -o 转换后文件输出路径
（2）案例实操

[admin@linux01 current]$ hdfs oev -p XML -i edits_0000000000000000012-0000000000000000013 -o /opt/module/hadoop-2.7.2/edits.xml
[admin@linux01 current]$ cat /opt/module/hadoop-2.7.2/edits.xml

将显示的xml文件内容拷贝到eclipse中创建的xml文件中，并格式化。

3、 滚动编辑日志

正常情况HDFS文件系统有更新操作时，就会滚动编辑日志。也可以用命令强制滚动编辑日志。
1）滚动编辑日志（前提必须启动集群）

[admin@linux01 current]$ hdfs dfsadmin -rollEdits

2）镜像文件什么时候产生
Namenode启动时加载镜像文件和编辑日志

4、 namenode版本号

1）查看namenode版本号
在/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/current这个目录下查看VERSION

namespaceID=1933630176
clusterID=CID-1f2bf8d1-5ad2-4202-af1c-6713ab381175
cTime=0
storageType=NAME_NODE
blockpoolID=BP-97847618-192.168.10.102-1493726072779
layoutVersion=-63

2）namenode版本号具体解释
（1） namespaceID在HDFS上，会有多个Namenode，所以不同Namenode的namespaceID是不同的，分别管理一组blockpoolID。
（2）clusterID集群id，全局唯一
（3）cTime属性标记了namenode存储系统的创建时间，对于刚刚格式化的存储系统，这个属性为0；但是在文件系统升级之后，该值会更新到新的时间戳。
（4）storageType属性说明该存储目录包含的是namenode的数据结构。
（5）blockpoolID：一个block pool id标识一个block pool，并且是跨集群的全局唯一。当一个新的Namespace被创建的时候(format过程的一部分)会创建并持久化一个唯一ID。在创建过程构建全局唯一的BlockPoolID比人为的配置更可靠一些。NN将BlockPoolID持久化到磁盘中，在后续的启动过程中，会再次load并使用。
（6）layoutVersion是一个负整数。通常只有HDFS增加新特性时才会更新这个版本号。

5、 SecondaryNameNode目录结构

Secondary NameNode用来监控HDFS状态的辅助后台程序，每隔一段时间获取HDFS元数据的快照。
在/opt/modules/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary/current这个目录中查看SecondaryNameNode目录结构。

edits_0000000000000000001-0000000000000000002
fsimage_0000000000000000002
fsimage_0000000000000000002.md5
VERSION

SecondaryNameNode的namesecondary/current目录和主namenode的current目录的布局相同。

好处：在主namenode发生故障时（假设没有及时备份数据），可以从SecondaryNameNode恢复数据。

方法一：将SecondaryNameNode中数据拷贝到namenode存储数据的目录；

方法二：使用-importCheckpoint选项启动namenode守护进程，从而将SecondaryNameNode用作新的主namenode。

1）案例实操（一）：
模拟namenode故障，并采用方法一，恢复namenode数据
（1）kill -9 namenode进程
（2）删除namenode存储的数据（/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name）
rm -rf /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/*
（3）拷贝SecondaryNameNode中数据到原namenode存储数据目录
cp -R /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary/* /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/
（4）重新启动namenode
sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
2）案例实操（二）：
模拟namenode故障，并采用方法二，恢复namenode数据
（0）修改hdfs-site.xml中的

<property>
  <name>dfs.namenode.checkpoint.periodname>
  <value>120value>
property>

<property>
  <name>dfs.namenode.name.dirname>
  <value>/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namevalue>
property>

（1）kill -9 namenode进程
（2）删除namenode存储的数据（/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name）
rm -rf /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/*
（3）如果SecondaryNameNode不和Namenode在一个主机节点上，需要将SecondaryNameNode存储数据的目录拷贝到Namenode存储数据的平级目录。

[atguigu@hadoop102 dfs]$ pwd
/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs
[atguigu@hadoop102 dfs]$ ls
data  name  namesecondary

（4）导入检查点数据（等待一会ctrl+c结束掉）
bin/hdfs namenode -importCheckpoint
（5）启动namenode
sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
（6）如果提示文件锁了，可以删除in_use.lock
rm -rf /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary/in_use.lock

6、 集群安全模式操作

1）概述
Namenode启动时，首先将映像文件（fsimage）载入内存，并执行编辑日志（edits）中的各项操作。一旦在内存中成功建立文件系统元数据的映像，则创建一个新的fsimage文件和一个空的编辑日志。此时，namenode开始监听datanode请求。但是此刻，namenode运行在安全模式，即namenode的文件系统对于客户端来说是只读的。

系统中的数据块的位置并不是由namenode维护的，而是以块列表的形式存储在datanode中。在系统的正常操作期间，namenode会在内存中保留所有块位置的映射信息。在安全模式下，各个datanode会向namenode发送最新的块列表信息，namenode了解到足够多的块位置信息之后，即可高效运行文件系统。

如果满足“最小副本条件”，namenode会在30秒钟之后就退出安全模式。所谓的最小副本条件指的是在整个文件系统中99.9%的块满足最小副本级别（默认值：dfs.replication.min=1）。在启动一个刚刚格式化的HDFS集群时，因为系统中还没有任何块，所以namenode不会进入安全模式。

2）基本语法
集群处于安全模式，不能执行重要操作（写操作）。集群启动完成后，自动退出安全模式。

（1）bin/hdfs dfsadmin -safemode get （功能描述：查看安全模式状态）
（2）bin/hdfs dfsadmin -safemode enter （功能描述：进入安全模式状态）
（3）bin/hdfs dfsadmin -safemode leave （功能描述：离开安全模式状态）
（4）bin/hdfs dfsadmin -safemode wait （功能描述：等待安全模式状态）
3）案例
模拟等待安全模式
1）先进入安全模式
bin/hdfs dfsadmin -safemode enter
2）执行下面的脚本
编辑一个脚本

#!/bin/bash
bin/hdfs dfsadmin -safemode wait
bin/hdfs dfs -put ~/hello.txt /root/hello.txt

3）再打开一个窗口，执行

bin/hdfs dfsadmin -safemode leave

7、 Namenode多目录配置

1）namenode的本地目录可以配置成多个，且每个目录存放内容相同，增加了可靠性。
2）具体配置如下：
hdfs-site.xml

<property>
    <name>dfs.namenode.name.dirname>
<value>file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/name1,file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/name2value>
property>

六、 DataNode工作机制

1、 DataNode工作机制

1）一个数据块在datanode上以文件形式存储在磁盘上，包括两个文件，一个是数据本身，一个是元数据包括数据块的长度，块数据的校验和，以及时间戳。
2）DataNode启动后向namenode注册，通过后，周期性（1小时）的向namenode上报所有的块信息。
3）心跳是每3秒一次，心跳返回结果带有namenode给该datanode的命令如复制块数据到另一台机器，或删除某个数据块。如果超过10分钟没有收到某个datanode的心跳，则认为该节点不可用。
4）集群运行中可以安全加入和退出一些机器

2、 数据完整性

1）当DataNode读取block的时候，它会计算checksum
2）如果计算后的checksum，与block创建时值不一样，说明block已经损坏。
3）client读取其他DataNode上的block.
4）datanode在其文件创建后周期验证checksum

3、 掉线时限参数设置

datanode进程死亡或者网络故障造成datanode无法与namenode通信，namenode不会立即把该节点判定为死亡，要经过一段时间，这段时间暂称作超时时长。HDFS默认的超时时长为10分钟+30秒。如果定义超时时间为timeout，则超时时长的计算公式为：

timeout = 2 * dfs.namenode.heartbeat.recheck-interval + 10 * dfs.heartbeat.interval

而默认的dfs.namenode.heartbeat.recheck-interval 大小为5分钟，dfs.heartbeat.interval默认为3秒。

需要注意的是hdfs-site.xml 配置文件中的heartbeat.recheck.interval的单位为毫秒，dfs.heartbeat.interval的单位为秒。

<property>
    <name>dfs.namenode.heartbeat.recheck-intervalname>
    <value>300000value>
property>
<property>
    <name> dfs.heartbeat.interval name>
    <value>3value>
property>

4、 DataNode的目录结构

和namenode不同的是，datanode的存储目录是初始阶段自动创建的，不需要额外格式化。

1）在/opt/modules/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/data/current这个目录下查看版本号

[admin@linux01 current]$ cat VERSION 
storageID=DS-1b998a1d-71a3-43d5-82dc-c0ff3294921b
clusterID=CID-1f2bf8d1-5ad2-4202-af1c-6713ab381175
cTime=0
datanodeUuid=970b2daf-63b8-4e17-a514-d81741392165
storageType=DATA_NODE
layoutVersion=-56

2）具体解释
（1）storageID：存储id号
（2）clusterID集群id，全局唯一
（3）cTime属性标记了datanode存储系统的创建时间，对于刚刚格式化的存储系统，这个属性为0；但是在文件系统升级之后，该值会更新到新的时间戳。
（4）datanodeUuid：datanode的唯一识别码
（5）storageType：存储类型
（6）layoutVersion是一个负整数。通常只有HDFS增加新特性时才会更新这个版本号。

3）在/opt/modules/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/data/current/BP-97847618-192.168.10.102-1493726072779/current这个目录下查看该数据块的版本号

[admin@linux01 current]$ cat VERSION 
#Mon May 08 16:30:19 CST 2017
namespaceID=1933630176
cTime=0
blockpoolID=BP-97847618-192.168.10.102-1493726072779
layoutVersion=-56

4）具体解释
（1）namespaceID：是datanode首次访问namenode的时候从namenode处获取的storageID对每个datanode来说是唯一的（但对于单个datanode中所有存储目录来说则是相同的），namenode可用这个属性来区分不同datanode。
（2）cTime属性标记了datanode存储系统的创建时间，对于刚刚格式化的存储系统，这个属性为0；但是在文件系统升级之后，该值会更新到新的时间戳。
（3）blockpoolID：一个block pool id标识一个block pool，并且是跨集群的全局唯一。当一个新的Namespace被创建的时候(format过程的一部分)会创建并持久化一个唯一ID。在创建过程构建全局唯一的BlockPoolID比人为的配置更可靠一些。NN将BlockPoolID持久化到磁盘中，在后续的启动过程中，会再次load并使用。
（4）layoutVersion是一个负整数。通常只有HDFS增加新特性时才会更新这个版本号。

5、 服役新数据节点

0）需求：
随着公司业务的增长，数据量越来越大，原有的数据节点的容量已经不能满足存储数据的需求，需要在原有集群基础上动态添加新的数据节点。

1）环境准备
（1）克隆一台虚拟机
（2）修改ip地址和主机名称
（3）修改xcall和xsync文件，增加新增节点的同步
（4）删除原来HDFS文件系统留存的文件
/opt/modules/hadoop-2.7.2/data
2）服役新节点具体步骤

• （1）在namenode的/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop目录下创建dfs.hosts文件

    [admin@linux04 hadoop]$ pwd
    /opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop
    [admin@linux04 hadoop]$ touch dfs.hosts
    [admin@linux04 hadoop]$ vi dfs.hosts
    添加如下主机名称（包含新服役的节点）
    linux01
    linux02
    linux03
    linux04

• （2）在namenode的hdfs-site.xml配置文件中增加dfs.hosts属性

<property>
<name>dfs.hostsname>
      <value>/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop/dfs.hostsvalue>
property>

• （3）刷新namenode

[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -refreshNodes
Refresh nodes successful

• （4）更新resourcemanager节点

[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ yarn rmadmin -refreshNodes
17/06/24 14:17:11 INFO client.RMProxy: Connecting to ResourceManager at linux02/192.168.1.103:8033

• （5）在namenode的slaves文件中增加新主机名称
  增加105 不需要分发
  linux01
  linux02
  linux03
  linux04
• （6）单独命令启动新的数据节点和节点管理器

[admin@linux04 hadoop-2.7.2]$ sbin/hadoop-daemon.sh start datanode
starting datanode, logging to /opt/module/hadoop-2.7.2/logs/hadoop-atguigu-datanode-linux04.out
[admin@linux04 hadoop-2.7.2]$ sbin/yarn-daemon.sh start nodemanager
starting nodemanager, logging to /opt/module/hadoop-2.7.2/logs/yarn-atguigu-nodemanager-linux04.out

• （7）在web浏览器上检查是否ok

3）如果数据不均衡，可以用命令实现集群的再平衡

[admin@linux01 sbin]$ ./start-balancer.sh
starting balancer, logging to /opt/module/hadoop-2.7.2/logs/hadoop-atguigu-balancer-linux01.out
Time Stamp               Iteration#  Bytes Already Moved  Bytes Left To Move  Bytes Being Moved

6、 退役旧数据节点

1）在namenode的/opt/modules/hadoop-2.7.2/etc/hadoop目录下创建dfs.hosts.exclude文件

[admin@linux01 hadoop]$ pwd
/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop
[admin@linux01 hadoop]$ touch dfs.hosts.exclude
[admin@linux01 hadoop]$ vi dfs.hosts.exclude

添加如下主机名称（要退役的节点）
linux04
2）在namenode的hdfs-site.xml配置文件中增加dfs.hosts.exclude属性

<property>
<name>dfs.hosts.excludename>
      <value>/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop/dfs.hosts.excludevalue>
property>

3）刷新namenode、刷新resourcemanager

[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -refreshNodes
Refresh nodes successful
[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ yarn rmadmin -refreshNodes
17/06/24 14:55:56 INFO client.RMProxy: Connecting to ResourceManager at hadoop103/192.168.1.103:8033

4）检查web浏览器，退役节点的状态为decommission in progress（退役中），说明数据节点正在复制块到其他节点。

5）等待退役节点状态为decommissioned（所有块已经复制完成），停止该节点及节点资源管理器。注意：如果副本数是3，服役的节点小于等于3，是不能退役成功的，需要修改副本数后才能退役。

[admin@linux04 hadoop-2.7.2]$ sbin/hadoop-daemon.sh stop datanode
stopping datanode
[admin@linux04 hadoop-2.7.2]$ sbin/yarn-daemon.sh stop nodemanager
stopping nodemanager

6）从include文件中删除退役节点，再运行刷新节点的命令
（1）从namenode的dfs.hosts文件中删除退役节点linux04
linux01
linux02
linux03
（2）刷新namenode，刷新resourcemanager

[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -refreshNodes
Refresh nodes successful
[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ yarn rmadmin -refreshNodes
17/06/24 14:55:56 INFO client.RMProxy: Connecting to ResourceManager at hadoop103/192.168.1.103:8033

7）从namenode的slave文件中删除退役节点linux04
linux01
linux02
linux03
8）如果数据不均衡，可以用命令实现集群的再平衡

[admin@linux01 hadoop-2.7.2]$ sbin/start-balancer.sh 
starting balancer, logging to /opt/module/hadoop-2.7.2/logs/hadoop-atguigu-balancer-linux01.out
Time Stamp               Iteration#  Bytes Already Moved  Bytes Left To Move  Bytes Being Moved

7、 Datanode多目录配置

1）datanode也可以配置成多个目录，每个目录存储的数据不一样。即：数据不是副本。

2）具体配置如下：
hdfs-site.xml

        dfs.datanode.data.dir
        file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/data1,file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/data2