DataNode的分析
相对NN,DN主要就是对数据块的副本进行操作，如增删改等操作，管理DN中的这些副本，另外提供对副本的接口给client,NN,其他的DN。
startDataNode() 方法：
首先从配置文件中读取与DN 相关的配置参数。
与NN 进行握手。
根据参数配置好的数据块存放的文件目录，为每个目录建立起 DataStorage ，然后调用该类的 recoverTransitionRead 方法去读取存储元信息，锁住目录，然后转变文件状态。做一些格式化，恢复，回滚，升级操作。
然后调用 FSDataset 构造函数，读取上一步的文件目录下的副本文件，将副本状态信息保存到内存列队中，同时创建线程池用于执行对副本的异步删除操作。
实始化数据块扫描类 DataBlockScanner 。
最后，启动一系列服务端口，如接收数据的端口，web server 访问端口等。
run() 方法：
首先启动 DN 的数据接收服务守护线程 DataXceiverServer 。
然后循环做以下操作：
判断是否需要更新，如参数发生变化了，则需要重新初始化 DN 。
发送心跳，发送最近接收的 block ，报告 DN 当前的 block 列表给 NN 。
接收 NN 发送给 DN 的相关命令，并且执行命令。
报告 DN 当前的所有 block 列表的时间间隔相对要长很多，默认是 1 个小时报告一次。
启动 DataBlockScanner 线程。
NN 向 DN 发送的命令
由 DataNode 类中的 processCommand() 方法完成。
副本复制：
由NN 告诉DN 将DN 中存在的block 传送给其他DN, 主要是由于NN 检测到该数据块的副本数少于3 ，因此需要将副本复制给其他DN ，于是通知副本所在的DN ，将副本数据推送给其他的DN 。其中NN 将数据块的信息和目标的DN 信息存放在类 BlockCommand 中，DN 收到这些信息后，解析出数据块和目标DN 信息，分别将相应的数据块传送给相应的目标DN 。
private void transferBlocks( Block blocks[],
DatanodeInfo xferTargets[][]
) {
for ( int i = 0; i < blocks. length ; i++) {
try {
transferBlock(blocks[i], xferTargets[i]);
} catch (IOException ie) {
LOG .warn( "Failed to transfer block " + blocks[i], ie);
}
}
}
然后判断该副本的在DN 磁盘上的大小小于NN 中存放的大小时，则该副本是不可用的，然后调用 namenode .reportBadBlocks （）告诉NN ，这副本是坏的。
否则启动线程去进行副本传送工作。
new Daemon( new DataTransfer (xferTargets, block, this )).start();
DataTransfer 线程里面将会调用BlockSender. sendBlock() 将副本数据分成多个packs 传送给相应的目标DN 。
标识无效的数据块：
同样从NN 中拿到无效的数据块，因为客户已经将数据块删除了。
一方面是告诉DataBlockScanner 不再去对该数据块进行扫描检查工作。
另一方面，告诉FSDataset ，从内存的副本集合中删除掉该副本，同时调用FSDatasetAsyncDiskService 类deleteAsync （）异步的删除该副本在本地磁盘上的数据文件和元信息文件。
if ( blockScanner != null ) {
blockScanner . deleteBlocks (toDelete);
}
data .invalidate(toDelete);
数据块恢复：
将为每个要恢复的数据块建立一个线程来完成恢复工作。
public Daemon recoverBlocks( final Collection
Daemon d = new Daemon( threadGroup , new Runnable() {
/** Recover a list of blocks. It is run by the primary datanode. */
public void run() {
for (RecoveringBlock b : blocks) {
try {
logRecoverBlock ( "NameNode" , b.getBlock(), b.getLocations());
recoverBlock(b);
} catch (IOException e) {
LOG .warn( "recoverBlocks FAILED: " + b, e);
}
}
}
});
d.start();
return d;
}
然后分别去该数据块的其他DN 上查询到在这些DN 上副本记录。
然后进行数据块恢复工作。
如果所有的DN 上该数据块都没有保存数据，则告诉调用
namenode .commitBlockSynchronization(block, recoveryId, 0,
true , true , DatanodeID. EMPTY_ARRAY );
告诉NN ，这是一个空的数据块。
不然的话，计算该数据块最佳可用的副本状态。即取所有的DN 中收到数据值最小作为可用的数据。
最后，在将该数据块的状态告诉其他的DN 和NN 。
Block reply = r. datanode .updateReplicaUnderRecovery(
r. rInfo , recoveryId, newBlock.getNumBytes());
namenode .commitBlockSynchronization(block,
newBlock.getGenerationStamp(), newBlock.getNumBytes(), true , false ,
nlist);
关闭DN ：
将DN 中的守护线程都停止掉。如：DataXceiverServer ，DataBlockScanner ，DataNode 的心跳线程，以及与NN 的RPC 通信线程等。
重新注册：
调用RPC ，告之NN ，DN 当前的通信信息。
dnRegistration = namenode .registerDatanode( dnRegistration );
另外，设置BR 的周期。
scheduleBlockReport( initialBlockReportDelay );
完成升级：
由于升级完成，因为在升级之前，为了保证数据不会丢失，将当前的文件目录都从.cuttent 移到了. Previous ，升级成功后，将.pervious 目录移到.tmp 目录下，然后删除.tmp 临时目录下的所有数据。
client, 其他的 DN 与该 DN 的数据传输
由DataXceiver 类中的run() 方法完成。
读数据块：
建立起向客户端的输出流，然后调用BlockSender 类将数据块副本的数据从磁盘读取后发送给客户端。
对应于客户端来DN 中读取相应的数据块。
写数据块：
收到一个数据块的数据，将其写到磁盘上，同时要向下一个DN 传送该数据块的数据。
对应于客户端或者上游DN 向本地DN 写数据。
替换数据块
向相应的DN 发送复制操作，然后接收该DN 发送来的数据块数据，并且将数据保存到磁盘中。
复制数据块
从磁盘中读取到数据块的数据，然后将数据发送给发送复制操作给自已的目标DN 。
获得数据块的校验数据：
从元数据文件里获得校验数据，然后发送给客户端。
DataStorage
存储信息的管理类。
protected List
变量保存着文件目录列表。
recoverTransitionRead （）
DN 构造时会调用该函数，在读文件目录前做回滚和保存现场，用于防止启动失败，数据丢失。
void recoverTransitionRead(NamespaceInfo nsInfo,
Collection
StartupOption startOpt
)
为每个数据目录计算状态，确定一致性。根据当前的不同状态进行格式化或者恢复操作。
参数dfs.datanode.data.dir 中由管理员配置副本存放的文件目录，可以有多个目录，用, 分开。
switch (curState) {
case NORMAL :
break ;
case NON_EXISTENT :
// ignore this storage
LOG .info( "Storage directory " + dataDir + " does not exist." );
it.remove();
continue ;
case NOT_FORMATTED : // format
LOG .info( "Storage directory " + dataDir + " is not formatted." );
LOG .info( "Formatting ..." );
format(sd, nsInfo);
break ;
default : // recovery part is common
sd.doRecover(curState);
}
然后再进行事务处理。
for ( int idx = 0; idx < getNumStorageDirs(); idx++) {
doTransition(getStorageDir(idx), nsInfo, startOpt);
assert this .getLayoutVersion() == nsInfo.getLayoutVersion() :
"Data-node and name-node layout versions must be the same." ;
assert this .getCTime() == nsInfo.getCTime() :
"Data-node and name-node CTimes must be the same." ;
}
回滚操作: 将current 命名为tmp ，previous to current ，再删除tmp 目录。
升级操作: 清空 detach 目录，删除previous 目录，将current 命名为tmp 目录，
将finalized 和 RBW 状态的数据在current 目录里创建硬链接指向tmp 目录中的数据块文件。
最后在将tmp 目录命名为previous 目录。
再将本次启动的事务信息写入到文件中，如版本号之类的。
this .writeAll();
FSDataset
副本集合的管理类。
副本列表（数据块列表）。
ReplicasMap volumeMap = new ReplicasMap();
FSDataset （）
由DN 构造函数时调用该类构造函数，用于实始化DN 中的内部结构。
调用FSVolumeSet 类中的方法getVolumeMap （），将相应的副本信息读入到内存中，即副本队列中。扫描多个数据目录，以及目录下的各个子目录，子文件。
void getVolumeMap(ReplicasMap volumeMap) throws IOException {
// add finalized replicas
dataDir .getVolumeMap(volumeMap, this );
// add rbw replicas
addToReplicasMap(volumeMap, rbwDir , false );
}
最后创建一个磁盘异步服务类 FSDatasetAsyncDiskService 。
File[] roots = new File[storage.getNumStorageDirs()];
for ( int idx = 0; idx < storage.getNumStorageDirs(); idx++) {
roots[idx] = storage.getStorageDir(idx).getCurrentDir();
}
asyncDiskService = new FSDatasetAsyncDiskService(roots);
FSDatasetAsyncDiskService
为每个数据块目录创建一个线程池，并用作为一个线程组，池的最小值为1 ，最大值为4 ，当前版本，只有delete 操作会将任务经过线程池调度来进行异步处理，读写操作都是调文件操作同步去执行的。
FSDatasetAsyncDiskService(File[] volumes) {
threadFactory = new ThreadFactory() {
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread( threadGroup , r);
}
};
// Create one ThreadPool per volume
for ( int v = 0 ; v < volumes. length ; v++) {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
CORE_THREADS_PER_VOLUME , MAXIMUM_THREADS_PER_VOLUME ,
THREADS_KEEP_ALIVE_SECONDS , TimeUnit. SECONDS ,
new LinkedBlockingQueue
// This can reduce the number of running threads
executor.allowCoreThreadTimeOut( true );
executors .put(volumes[v], executor);
}
最后来一张副本的状态变化图
想要知道更多的细节，看源代码是最清楚的，同时自已可以调试运行代码。