HDFS文件读写流程

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目标：掌握HDFS写入数据的详细过程

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文件写入过程

详细步骤解析：
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。

文件读取过程

目标：掌握HDFS读取数据的详细过程

详细步骤解析
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。
说明：
1、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 副本的DataNode 继续读。
2、read 方法是并行的读取 block 信息，不是一块一块的读取；NameNode 只是返回Client请求包含块的DataNode地址，并不是返回请求块的数据；

数据完整性

目标：掌握HDFS数如何宝成数据的完整性的
1）当DataNode读取block的时候，它会计算checksum
2）如果计算后的checksum，与block创建时（第一次上传是会计算checksum值）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

数据在写入之后进行校验和的计算，DataNode周期性进行校验和计算，将计算结果与第一次的结果进行对比。
若相同表示无数据丢失，若不相同表示数据有丢失，丢失进行数据恢复。
数据读取之前对数据进行校验，与第一次的结果进行对比。若相同表示数据没有丢失，可以读取。若不相同表示数据
有所丢失。到其他副本读取。

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。

DataNode的目录结构

目标：掌握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。在/export/servers/hadoop-2.6.0-cdh5.14.0/hadoopDatas/datanodeDatas/current这个目录下查看版本号

具体解释
（1）storageID：存储id号
（2）clusterID集群id，全局唯一
（3）cTime属性标记了datanode存储系统的创建时间，对于刚刚格式化的存储系统，这个属性为0；但是在文件系统升级之后，该值会更新到新的时间戳。
（4）datanodeUuid：datanode的唯一识别码
（5）storageType：存储类型
（6）layoutVersion是一个负整数。通常只有HDFS增加新特性时才会更新这个版本号。

一次写入，多次读出

HDFS 是设计成适应一次写入，多次读出的场景，且不支持文件的修改。
正因为如此，HDFS 适合用来做大数据分析的底层存储服务，并不适合用来做.网盘等应用，因为，修改不方便，延迟大，网络开销大，成本太高。