分布式文件系统（HDFS）读写流程

HDFS数据副本机制

​1、第一份数据来源于用户的客户端

​2、第二份数据存放在与第一份副本在同一个机架，不同的节点，按照一定的机制（cpu 内存 io 使用率和节点磁 盘剩余容量）选取一个节点进行存放

​3、第三份副本存放在，与第一第二副本不在同一机架，且逻辑距离最近的机架上，按照一定的机制（cpu 内存 io 使用率和节点磁盘剩余容量），选择一个节点进行存放

NameNode的三大作用

​1、维护、管理HDFS的目录数-元数据-名字空间

​2、确定指定的文件块到具体的DataNode结点的映射关系。

​3、维护、管理工作者的心跳信息

DataNode作用

​1、负责数据的读写（响应的是客户端）

​2、周期向NameNode做心跳报告 （节点是否可用、数据是否丢失、校验和）每三秒发送一次心跳报告，10分钟没有心跳NameNode认为该节点宕机。

​3、负责数据的流水线复制（一点一点复制）

HDFS数据写入流程

首先了解 RPC 中文 远程过程调用 是一个调用协议。多个组件之间，多个模块之间进行信息通信协议。

​1、 client发起文件上传请求，通过RPC与NameNode建立通讯，NameNode检查目标文件是否已存在，父目录 是否存在，返回是否可以上传；
​2、 client请求第一个block该传输到哪些DataNode服务器上；
​3、 NameNode根据配置文件中指定的备份数量及机架感知原理进行文件分配，返回可用的DataNode的地址如：A，B，C；
​4、 client请求3台DataNode中的一台A上传数据（本质上是一个RPC调用，建立pipeline），A收到请求会继续调用B，然后B调用C，将整个pipeline建立完成，后逐级返回client；
​5、 client开始往A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（默认64K），A收到一个packet就会传给B，B传给C；A每传一个packet会放入一个应答队列等待应答。
​6、 数据被分割成一个个packet数据包在pipeline上依次传输，在pipeline反方向上，逐个发送ack（命令正确应答），最终由pipeline中第一个DataNode节点A将pipelineack发送给client;
​7、关闭写入流。
​8、 当一个block传输完成之后，client再次请求NameNode上传第二个block到服务器。

HDFS文件读取流程

​1、客户端通过调用FileSystem对象的open()来读取希望打开的文件。
​2、Client向NameNode发起RPC请求，来确定请求文件block所在的位置；
​3、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 都会返回含有该block副本的 DataNode 地址； 这些返回的 DN 地址，会按照集群拓扑结构得出DataNode与客户端的距离，然后进行排序，排序两个规则：网络拓扑结构中距离Client近的排靠前；心跳机制中超时汇报的 DN 状态为STALE，这样的排靠后；
​4、Client 选取排序靠前的 DataNode 来读取 block，如果客户端本身就是DataNode,那么将从本地直接获取数 据(短路读取特性)；
​5、底层上本质是建立 Socket Stream（FSDataInputStream），重复的调用父类 DataInputStream 的 read 方法，直到这个块上的数据读取完毕；
​6、并行读取，若失败重新读取
​7、当读完列表的 block 后，若文件读取还没有结束，客户端会继续向NameNode 获取下一批的 block 列表；
​8、返回后续block列表
​9、最终关闭读流，并将读取来所有的 block 会合并成一个完整的最终文件。