HDFS中DataNode工作机制详解

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

一、DataNode工作机制

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。

1、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；
2、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；
3、集群运行中可以安全加入和退出一些机器。

二、数据完整性（校验和）

1、当DataNode读取block的时候，它会计算checksum，目前的算法有crc、md5（不能解密）、rsa等；
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。

三、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-interval</name>
    <value>300000</value>
</property>
<property>
    <name> dfs.heartbeat.interval </name>
    <value>3</value>
</property>

四、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。路径如下：

[root@hadoop102 /]# cd /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/data/

五、服役新数据节点

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（假设为：hadoop105）
（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

[root@hadoop105 /]# 	/opt/module/hadoop-2.7.2/data

2、服役新节点具体步骤
★ 集群启动的时候是读取的salves中配置的节点（目前假设只有hadoop102、hadoop103和hadoop104），而现在要动态增加一个hadoop105，需要新增一个dfs.host文件，并在hdfs-site.xml配置文件中将值填入，保存后刷新namenode和yarn，这样才能成功的动态新增节点。
（1）在namenode的/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop目录下创建dfs.hosts文件；

[root@hadoop105 hadoop]$ touch dfs.hosts
[root@hadoop105 hadoop]$ vi dfs.hosts

添加如下主机名称（包含新服役的节点）

hadoop102
hadoop103
hadoop104
hadoop105

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

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

（3）刷新namenode

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -refreshNodes

（4）更新resourcemanager节点

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ yarn rmadmin -refreshNodes

（5）在namenode的slaves文件中增加新主机名称：增加hadoop105（不需要分发）

hadoop102
hadoop103
hadoop104
hadoop105

（6）单独命令启动新的数据节点和节点管理器

[root@hadoop105 hadoop-2.7.2]$ sbin/hadoop-daemon.sh start datanode

[root@hadoop105 hadoop-2.7.2]$ sbin/yarn-daemon.sh start nodemanager

（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

[root@hadoop102 sbin]$ ./start-balancer.sh

六、退役旧数据节点

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

[root@hadoop102 hadoop]# cd /opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop

[root@hadoop102 hadoop]$ touch dfs.hosts.exclude

[root@hadoop102 hadoop]$ vi dfs.hosts.exclude

添加如下主机名称（要退役的节点）

hadoop105

2、在namenode的hdfs-site.xml配置文件中增加dfs.hosts.exclude属性

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

3、刷新namenode、刷新resourcemanager

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -refreshNodes

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ yarn rmadmin -refreshNodes

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

[root@hadoop105 hadoop-2.7.2]$ sbin/hadoop-daemon.sh stop datanode

[root@hadoop105 hadoop-2.7.2]$ sbin/yarn-daemon.sh stop 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hadoop105

hadoop102
hadoop103
hadoop104

（2）刷新namenode，刷新resourcemanager

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -refreshNodes

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ yarn rmadmin -refreshNodes

7、从namenode的slave文件中删除退役节点hadoop105

hadoop102
hadoop103
hadoop104

8、如果数据不均衡，可以用命令实现集群的再平衡

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ sbin/start-balancer.sh