HDFS读写文件流程

文件写入HDFS

1、整体过程：
客户端要向HDFS写数据，首先要跟namenode通信以确认可以写文件并获得接收文件block的datanode，然后，客户端按顺序将文件分割为若干个block，传递给相应datanode，并由接收到block的datanode负责向其他datanode复制block的副本
2、详细步骤：

1、client向namenode通信请求上传文件，namenode检查目标文件是否已存在，父目录是否存在
2、namenode返回是否可以上传
3、client会先对文件进行切分，比如设置一个block块128M，文件有300M就会被切分成3个块，一个128M、一个128M、一个44M，然后client向namenode请求第一个 block该传输到哪些datanode服务器上
4、namenode返回datanode服务器的地址
5、client请求datanode上传数据（本质上是一个RPC调用，建立pipeline管线），第一个datanode收到请求会继续调用第二个datanode，然后第二个调用第三个datanode，将整个pipeline建立完成，逐级应答客户端（此处副本设置为3）
6、client开始往第一个datanode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（一个packet为64kb），（当然在写入的时候datanode会进行数据校验，它并不是通过一个packet进行一次校验而是以chunk为单位进行校验（512byte）），第一台datanode收到一个packet就会传给第二台，第二台传给第三台；第一台每传一个packet会放入一个应答队列等待应答
7、当一个block传输完成之后，client再次请求namenode，获取上传第二个block的datanode服务器地址。

3、代码解析：
使用Hadoop的API来实现向HDFS的文件写入数据，同样也包括创建一个文件和写数据两个主要过程，代码如下所示：

static String[] contents = new String[] {
     "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa",
     "bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb",
   }; 
public static void main(String[] args) {
     String file = "hdfs://localhost:9000/data/test/test.log";
   Path path = new Path(file);
   Configuration conf = new Configuration();
   FileSystem fs = null;
   FSDataOutputStream output = null;
   try {
          fs = path.getFileSystem(conf);
          output = fs.create(path); // 创建文件
          for(String line : contents) { // 写入数据
               output.write(line.getBytes("UTF-8"));
               output.flush();
          }
     } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
     } finally {
          try {
               output.close();
          } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
          }
     }
}

具体过程描述如下：
1、Client调用DistributedFileSystem对象的create方法，创建一个文件输出流（FSDataOutputStream）对象
2、通过DistributedFileSystem对象与Hadoop集群的NameNode进行一次RPC远程调用，在HDFS的Namespace中创建一个文件条目（Entry），该条目没有任何的Block
3、通过FSDataOutputStream对象，向DataNode写入数据，数据首先被写入FSDataOutputStream对象内部的Buffer中，然后数据被分割成一个个Packet数据包
4、以Packet最小单位，基于Socket连接发送到按特定算法选择的HDFS集群中一组DataNode（正常是3个，可能大于等于1）中的一个节点上，在这组DataNode组成的Pipeline上依次传输Packet
5、这组DataNode组成的Pipeline反方向上，发送ack，最终由Pipeline中第一个DataNode节点将Pipeline ack发送给Client，表示Pipeline中的所有DataNode都已经接收到这个Packet
6、完成向文件写入数据，Client在文件输出流（FSDataOutputStream）对象上调用close方法，关闭流
7、调用DistributedFileSystem对象的complete方法，通知NameNode文件写入成功

4、知识点：
（1）创建Packet
Client写数据时，会将字节流数据缓存到内部的缓冲区中，当长度满足一个Chunk大小（512B）时，便会创建一个Packet对象，然后向该Packet对象中写Chunk Checksum校验和数据，以及实际数据块Chunk Data，校验和数据是基于实际数据块计算得到的。每次满足一个Chunk大小时，都会向Packet中写上述数据内容，直到达到一个Packet对象大小（64K），就会将该Packet对象放入到dataQueue队列中，等待DataStreamer线程取出并发送到DataNode节点。
（2）发送Packet
DataStreamer线程从dataQueue队列中取出Packet对象，放到ackQueue队列中，然后向DataNode节点发送这个Packet对象所对应的数据。
（3）接收ack
发送一个Packet数据包以后，会有一个用来接收ack的ResponseProcessor线程，如果收到成功的ack，则表示一个Packet发送成功。如果成功，则ResponseProcessor线程会将ackQueue队列中对应的Packet删除。

从HDFS读取文件

客户端将要读取的文件路径发送给namenode，namenode获取文件的元信息（主要是block的存放位置信息）返回给客户端，客户端根据返回的信息找到相应datanode逐个获取文件的block并在客户端本地进行数据追加合并从而获得整个文件。

详细步骤：
1、client跟namenode通信查询元数据（block所在的datanode节点），找到文件块所在的datanode服务器
2、挑选一台datanode（就近原则，然后随机）服务器，请求建立socket流
3、datanode开始发送数据（从磁盘里面读取数据放入流）
4、客户端以packet为单位接收，先在本地缓存，然后写入目标文件，后面的block块就相当于是append到前面的block块最后合成最终需要的文件。