API实现HDFS的读写数据流JAVA代码及流程详解

前言

针对Java代码中实现对HDFS文件的读取（FSDataInputStream）与写入（FSDataOutputStream）在工作项目中经常使用；下边就读写流程做一下详细介绍。

环境准备

1.集群配置文件

如图，一般对文件的读取，会将core-site.xml，hdfs-site.xml，slaves文件拷贝到项目的根目录下；
如果项目中涉及到MapReduce的，需要将mapred-site.xml，yarn-site.xml拷贝过来；

2.pom.xml文件

可根据自己的hadoop版本及需求自行添加。github中查询地址请点击

    <repositories>
        <repository>
            <id>alimavenid>
            <name>aliyun mavenname>
            <url>http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/url>
        repository>
    repositories>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.hadoopgroupId>
            <artifactId>hadoop-commonartifactId>
            <version>2.5.1version>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.hadoopgroupId>
            <artifactId>hadoop-hdfsartifactId>
            <version>2.5.1version>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.hadoopgroupId>
            <artifactId>hadoop-clientartifactId>
            <version>2.5.1version>
        dependency>
    dependencies>

读文件剖析

Configuration conf = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
FSDataInputStream in = fs.open(new Path(uri)); 
//读取之后 输出
IOUtils.copyBytes(in, out, 4096, true);  

步骤1：客户端调用FileSystem的get()方法得到一个实例fs(即分布式文件系统DistributedFileSystem),然后fs调用open()打开希望读取的文件；

步骤2：DistributedFileSystem(fs)通过使用RPC调用NameNode以确定文件起始block的位置。（Block位置信息存储在namenode的内存中）。对于每一个bolck，NameNode返回block所有复本的DataNode地址（并根据与client的距离排序）。

步骤3：DistributedFileSystem(fs).open()返回一个FSDataInputStream对象给client用来读数据。FSDataInputStream封装了分布式文件输入流(DFSInputStream)用于管理NameNode和DataNode的I/O. client对这个输入流调用read()方法。

步骤4：此输入流DFSInputStream has stored the datanode addresses for the first few blocks in the file, then connects to the first(closest) datanode for the first block in the file.通过对数据流反复的调用read()可以将数据从datanode传输到client。

步骤5：对一个block读完时DFSInputStream会关闭与datanode的连接，然后寻找下一个block的最佳datanode。当一批blocks读完时，DFSInputStream会询问namenode下一批所需blocks的datanode地址。读取blocks的切换对于client是透明的。

步骤6：当client完成读取，调用FSDataInputStream的close()方法。

注意：在读的过程中，如果DFSInputStream和datanode通信时出错，它会尝试连接下一个最近的datanode。DFSInputStream也会通过校验和确认从datanode读取的数据是否完整，如果发现某个block有损坏，就回报告给namenode，然后从其它复本读取此block。

写文件剖析

Configuration conf = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
FSDataOutputStream out = fs.create(new Path(pathStr));
//写出
out.write(resultStr.getBytes("UTF-8"));

步骤1：客户端调用FileSystem的get()方法得到一个实例fs(即分布式文件系统DistributedFileSystem),然后fs调用create()创建文件。

步骤2：DistributedFileSystem(fs)通过RPC调用NameNode在命名空间中创建一个新文件，此时该文件还没有相应的数据块。namenode会检查此文件是否已存在及client是否有权限新建文件，如果检查不通过，则创建失败并向client抛出IOException异常，否则namenode就会创建一条记录。

步骤3：然后DistributedFileSystem(fs)向client返回一个FSDataOutputStream(封装了DFSOutputStream)对象来写数据。在client写数据时，DFSOutputStream将它分成一个个的数据包并写入内部队列，称作数据队列(data queue)。

步骤4：DFSOutputStream会请求namenode在合适的datanodes(默认3个)上分配blocks来存储数据队列。3个datanodes形成一个管线DataStreamer将数据包流式的传输到管线中第一个datanode，第一个datanode存储数据包并发送到第二个datanode, 第二个datanode存储数据包并发送到第三个datanode。

步骤5：DFSOutputStream也维护了一个确认队列(ack queue),当收到管道中所有datanodes的确认信息后对应数据包才会从确认队列中删除。

步骤6：Client完成数据的写入后便对FSDataOutputStream调用close()方法。

步骤7：该操作将所有剩余的数据包写入管线，并等待确认，最后向namenode报告写完成。

总结

更多API操作，请参考文章：调用JAVA API对HDFS文件进行文件的读写、上传下载、删除等操作代码详解