HDFS上读写数据的流程解释

文件的读取

文件读取的过程如下：

1）解释一
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客户端(client)用FileSystem的open()函数打开文件。

DistributedFileSystem用RPC调用元数据节点，得到文件的数据块信息。

对于每一个数据块，元数据节点返回保存数据块的数据节点的地址。

DistributedFileSystem返回FSDataInputStream给客户端，用来读取数据。

客户端调用stream的read()函数开始读取数据。

DFSInputStream连接保存此文件第一个数据块的最近的数据节点。

Data从数据节点读到客户端(client)。

当此数据块读取完毕时，DFSInputStream关闭和此数据节点的连接，然后连接此文件下一个数据块的最近的数据节点。

当客户端读取完毕数据的时候，调用FSDataInputStream的close函数。

在读取数据的过程中，如果客户端在与数据节点通信出现错误，则尝试连接包含此数据块的下一个数据节点。

失败的数据节点将被记录，以后不再连接。

2）解释二

使用HDFS提供的客户端开发库，向远程的Namenode发起RPC请求；

Namenode会视情况返回文件的部分或者全部block列表，对于每个block，Namenode都会返回有该block拷贝的datanode地址；

客户端开发库会选取离客户端最接近的datanode来读取block；

读取完当前block的数据后，关闭与当前的datanode连接，并为读取下一个block寻找最佳的datanode；

当读完列表的block后，且文件读取还没有结束，客户端开发库会继续向Namenode获取下一批的block列表。

读取完一个block都会进行checksum验证，如果读取datanode时出现错误，客户端会通知Namenode，然后再从下一个拥有该block拷贝的datanode继续读。

文件的写入

写入文件的过程比读取较为复杂:

1）解释一
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客户端调用create()来创建文件
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DistributedFileSystem用RPC调用元数据节点，在文件系统的命名空间中创建一个新的文件。
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元数据节点首先确定文件原来不存在，并且客户端有创建文件的权限，然后创建新文件。
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DistributedFileSystem返回DFSOutputStream，客户端用于写数据。
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客户端开始写入数据，DFSOutputStream将数据分成块，写入data queue。
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Data queue由Data Streamer读取，并通知元数据节点分配数据节点，用来存储数据
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创建时间：2012/3/6 修改时间：2012/3/8 修改次数：0
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块(每块默认复制3块)。分配的数据节点放在一个pipeline里。

Data Streamer将数据块写入pipeline中的第一个数据节点。第一个数据节点将数据块发送给第二个数据节点。第二个数据节点将数据发送给第三个数据节点。

DFSOutputStream为发出去的数据块保存了ack queue，等待pipeline中的数据节点告知数据已经写入成功。

如果数据节点在写入的过程中失败：

关闭pipeline，将ack queue中的数据块放入data queue的开始。

当前的数据块在已经写入的数据节点中被元数据节点赋予新的标示，则错误节点重启后能够察觉其数据块是过时的，会被删除。

失败的数据节点从pipeline中移除，另外的数据块则写入pipeline中的另外两个数据节点。

元数据节点则被通知此数据块是复制块数不足，将来会再创建第三份备份。
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当客户端结束写入数据，则调用stream的close函数。此操作将所有的数据块写入pipeline中的数据节点，并等待ack queue返回成功。最后通知元数据节点写入完毕。
2）解释二

使用HDFS提供的客户端开发库，向远程的Namenode发起RPC请求；

Namenode会检查要创建的文件是否已经存在，创建者是否有权限进行操作，成功则会为文件创建一个记录，否则会让客户端抛出异常；
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当客户端开始写入文件的时候，开发库会将文件切分成多个packets，并在内部以”data queue”的形式管理这些packets，并向Namenode申请新的blocks，获取用来存储replicas的合适的datanodes列表，列表的大小根据在Namenode中对replication的设置而定。

开始以pipeline（管道）的形式将packet写入所有的replicas中。开发库把packet以流的方式写入第一个datanode，该datanode把该packet存储之后，再将其传递给在此pipeline中的下一个datanode，直到最后一个datanode，这种写数据的方式呈流水线的形式。

最后一个datanode成功存储之后会返回一个ack packet，在pipeline里传递至客户端，在客户端的开发库内部维护着”ack queue”，成功收到datanode返回的ackpacket后会从”ack queue”移除相应的packet。
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如果传输过程中，有某个datanode出现了故障，那么当前的pipeline会被关闭，出现故障的datanode会从当前的pipeline中移除，剩余的block会继续剩下的datanode中继续以pipeline的形式传输，同时Namenode会分配一个新的datanode，保持replicas设定的数量。

参考文献:

http://www.aboutyun.com/forum.php?highlight=hadoop&mod=viewthread&tid=7191

http://blog.sina.com.cn/s/blog_9402246001013ktm.html

http://www.cnblogs.com/xia520pi/archive/2012/05/28/2520813.html