HDFS文件系统（一）
一.HDFS概念
1.1概念
HDFS，它是一个文件系统，用于存储文件，通过目录树来定位文件；其次，它是分布式的，由很多服务器联合起来实现其功能，集群中的服务器有各自的角色。
HDFS的设计适合一次写入，多次读出的场景，且不支持文件的修改。适合用来做数据分析，并不适合用来做网盘应用。
1.2 组成
- HDFS集群包括，NameNode和DataNode以及Secondary Namenode。
- NameNode负责管理整个文件系统的元数据，以及每一个路径（文件）所对应的数据块信息。
- DataNode 负责管理用户的文件数据块，每一个数据块都可以在多个datanode上存储多个副本。
- Secondary NameNode用来监控HDFS状态的辅助后台程序，每隔一段时间获取HDFS元数据的快照。
1.3 HDFS 文件块大小
- HDFS中的文件在物理上是分块存储（block），块的大小可以通过配置参数(dfs.blocksize)来规定，默认大小在hadoop2.x版本中是128M，老版本中是64M
- HDFS中的文件在物理上是分块存储（block），块的大小可以通过配置参数( dfs.blocksize)来规定，默认大小在hadoop2.x版本中是128M，老版本中是64M
- 如果寻址时间约为10ms，而传输速率为100MB/s，为了使寻址时间仅占传输时间的1%，我们要将块大小设置约为100MB。默认的块大小实际为64MB，但是很多情况下HDFS使用128MB的块设置。
- 块的大小：10ms100100M/s = 100M
二 .HFDS命令行操作
-
基本语法
bin/hadoop fs 具体命令 -
参数大全 bin/hadoop fs
[-appendToFile... ] [-cat [-ignoreCrc] ...] [-checksum ...] [-chgrp [-R] GROUP PATH...] [-chmod [-R] ... ] [-copyToLocal [-p] [-ignoreCrc] [-crc] ... ] [-count [-q] ...] [-cp [-f] [-p] ... ] [-createSnapshot [ ]] [-deleteSnapshot ] [-df [-h] [ ...]] [-du [-s] [-h] ...] [-expunge] [-get [-p] [-ignoreCrc] [-crc] ... ] [-getfacl [-R] ] [-getmerge [-nl] ] [-help [cmd ...]] [-ls [-d] [-h] [-R] [ ...]] [-mkdir [-p] ...] [-moveFromLocal ... ] [-moveToLocal ] [-mv ... ] [-put [-f] [-p] ... ] [-renameSnapshot ] [-rm [-f] [-r|-R] [-skipTrash] ...] [-rmdir [--ignore-fail-on-non-empty] ...] [-setfacl [-R] [{-b|-k} {-m|-x } ]|[--set ]] [-setrep [-R] [-w] ...] [-stat [format] ...] [-tail [-f] ] [-test -[defsz] ] [-text [-ignoreCrc] ...] [-touchz ...] [-usage [cmd ...]] -
常用命令实操
（1）-help：输出这个命令参数 bin/hdfs dfs -help rm （2）-ls: 显示目录信息 hadoop fs -ls / （3）-mkdir：在hdfs上创建目录 hadoop fs -mkdir -p /aaa/bbb/cc/dd （4）-moveFromLocal从本地剪切粘贴到hdfs hadoop fs - moveFromLocal /home/hadoop/a.txt /aaa/bbb/cc/dd （5）-moveToLocal：从hdfs剪切粘贴到本地 hadoop fs - moveToLocal /aaa/bbb/cc/dd /home/hadoop/a.txt （6）--appendToFile ：追加一个文件到已经存在的文件末尾 hadoop fs -appendToFile ./hello.txt /hello.txt （7）-cat ：显示文件内容 （8）-tail：显示一个文件的末尾 hadoop fs -tail /weblog/access_log.1 （9）-text：以字符形式打印一个文件的内容 hadoop fs -text /weblog/access_log.1 （10）-chgrp 、-chmod、-chown：linux文件系统中的用法一样，修改文件所属权限 hadoop fs -chmod 666 /hello.txt hadoop fs -chown someuser:somegrp /hello.txt （11）-copyFromLocal：从本地文件系统中拷贝文件到hdfs路径去 hadoop fs -copyFromLocal ./jdk.tar.gz /aaa/ （12）-copyToLocal：从hdfs拷贝到本地 hadoop fs -copyToLocal /aaa/jdk.tar.gz （13）-cp ：从hdfs的一个路径拷贝到hdfs的另一个路径 hadoop fs -cp /aaa/jdk.tar.gz /bbb/jdk.tar.gz.2 （14）-mv：在hdfs目录中移动文件 hadoop fs -mv /aaa/jdk.tar.gz / （15）-get：等同于copyToLocal，就是从hdfs下载文件到本地 hadoop fs -get /aaa/jdk.tar.gz （16）-getmerge ：合并下载多个文件，比如hdfs的目录 /aaa/下有多个文件:log.1, log.2,log.3,... hadoop fs -getmerge /aaa/log.* ./log.sum （17）-put：等同于copyFromLocal hadoop fs -put /aaa/jdk.tar.gz /bbb/jdk.tar.gz.2 （18）-rm：删除文件或文件夹 hadoop fs -rm -r /aaa/bbb/ （19）-rmdir：删除空目录 hadoop fs -rmdir /aaa/bbb/ccc （20）-df ：统计文件系统的可用空间信息 hadoop fs -df -h / （21）-du统计文件夹的大小信息 hadoop fs -du -s -h /aaa/* （22）-count：统计一个指定目录下的文件节点数量 hadoop fs -count /aaa/ （23）-setrep：设置hdfs中文件的副本数量 hadoop fs -setrep 3 /aaa/jdk.tar.gz 这里设置的副本数只是记录在namenode的元数据中，是否真的会有这么多副本， 还得看datanode的数量。因为目前只有3台设备，最多也就3个副本， 只有节点数的增加到10台时，副本数才能达到10。
三. HDFS客户端操作
3.1 eclipse环境准备
3.1.1 jar包准备
- 解压hadoop-2.7.2.tar.gz到非中文目录
- 进入share文件夹，查找所有jar包，并把jar包拷贝到_lib文件夹下
- 在全部jar包中查找.source.jar，并剪切到_source文件夹。
- 在全部jar包中查找tests.jar，并剪切到_test文件夹。
3.1.2 eclipse准备
-
配置HADOOP_HOME环境变量
-
采用hadoop编译后的bin 、lib两个文件夹（如果不生效，重新启动eclipse）
-
创建第一个java工程
public class HdfsClientDemo1 { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1 获取文件系统 Configuration configuration = new Configuration(); // 配置在集群上运行 configuration.set("fs.defaultFS", "hdfs://hadoop102:9000"); FileSystem fileSystem = FileSystem.get(configuration); // 直接配置访问集群的路径和访问集群的用户名称 // FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu"); // 2 把本地文件上传到文件系统中 fileSystem.copyFromLocalFile(new Path("f:/hello.txt"), new Path("/hello1.copy.txt")); // 3 关闭资源 fileSystem.close(); System.out.println("over"); } } -
执行程序
运行时需要配置用户名称
客户端去操作hdfs时，是有一个用户身份的。默认情况下，hdfs客户端api会从jvm中获取一个参数来作为自己的用户身份：-DHADOOP_USER_NAME=atguigu，atguigu为用户名称。
3.2 通过API操作HDFS
3.2.1 HDFS获取文件系统
@Test
public void initHDFS() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
// new Configuration();的时候，它就会去加载jar包中的hdfs-default.xml
// 然后再加载classpath下的hdfs-site.xml
Configuration configuration = new Configuration();
// 2 设置参数
// 参数优先级： 1、客户端代码中设置的值 2、classpath下的用户自定义配置文件 3、然后是服务器的默认配置
// configuration.set("fs.defaultFS", "hdfs://hadoop102:9000");
configuration.set("dfs.replication", "3");
// 3 获取文件系统
FileSystem fs = FileSystem.get(configuration);
// 4 打印文件系统
System.out.println(fs.toString());
}
3.2.2 HDFS文件上传
@Test
public void putFileToHDFS() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu");
// 2 创建要上传文件所在的本地路径
Path src = new Path("e:/hello.txt");
// 3 创建要上传到hdfs的目标路径
Path dst = new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hello.txt");
// 4 拷贝文件
fs.copyFromLocalFile(src, dst);
fs.close();
}
3.2.3 HDFS文件下载
@Test
public void getFileFromHDFS() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu");
// fs.copyToLocalFile(new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hello.txt"),
new Path("d:/hello.txt"));
// boolean delSrc 指是否将原文件删除
// Path src 指要下载的文件路径
// Path dst 指将文件下载到的路径
// boolean useRawLocalFileSystem 是否开启文件效验
// 2 下载文件
fs.copyToLocalFile(false, new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hello.txt"),
new Path("e:/hellocopy.txt"), true);
fs.close();
}
3.2.4 HDFS目录创建
@Test
public void mkdirAtHDFS() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu");
//2 创建目录
fs.mkdirs(new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/output"));
}
3.2.5 HDFS文件夹删除
@Test
public void deleteAtHDFS() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu");
//2 删除文件夹 ，如果是非空文件夹，参数2必须给值true
fs.delete(new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/output"), true);
}
3.2.6 HDFS文件名更改
@Test
public void renameAtHDFS() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu");
//2 重命名文件或文件夹
fs.rename(new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hello.txt"),
new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hellonihao.txt"));
}
3.2.7 HDFS文件详情查看
@Test
public void readListFiles() throws Exception {
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu");
// 思考：为什么返回迭代器，而不是List之类的容器
RemoteIterator listFiles = fs.listFiles(new Path("/"), true);
while (listFiles.hasNext()) {
LocatedFileStatus fileStatus = listFiles.next();
System.out.println(fileStatus.getPath().getName());
System.out.println(fileStatus.getBlockSize());
System.out.println(fileStatus.getPermission());
System.out.println(fileStatus.getLen());
BlockLocation[] blockLocations = fileStatus.getBlockLocations();
for (BlockLocation bl : blockLocations) {
System.out.println("block-offset:" + bl.getOffset());
String[] hosts = bl.getHosts();
for (String host : hosts) {
System.out.println(host);
}
}
System.out.println("--------------李冰冰的分割线--------------");
}
}
3.2.8 HDFS文件夹查看
@Test
public void findAtHDFS() throws Exception, IllegalArgumentException, IOException{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu");
// 2 获取查询路径下的文件状态信息
FileStatus[] listStatus = fs.listStatus(new Path("/"));
// 3 遍历所有文件状态
for (FileStatus status : listStatus) {
if (status.isFile()) {
System.out.println("f--" + status.getPath().getName());
} else {
System.out.println("d--" + status.getPath().getName());
}
}
}
3.3 通过IO流操作HDFS
3.3.1 HDFS文件上传
@Test
public void putFileToHDFS() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu");
// 2 创建输入流
FileInputStream inStream = new FileInputStream(new File("e:/hello.txt"));
// 3 获取输出路径
String putFileName = "hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hello1.txt";
Path writePath = new Path(putFileName);
// 4 创建输出流
FSDataOutputStream outStream = fs.create(writePath);
// 5 流对接
try{
IOUtils.copyBytes(inStream, outStream, 4096, false);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
IOUtils.closeStream(inStream);
IOUtils.closeStream(outStream);
}
}
3.3.2 HDFS文件下载
@Test
public void getFileToHDFS() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"),configuration, "atguigu");
// 2 获取读取文件路径
String filename = "hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hello1.txt";
// 3 创建读取path
Path readPath = new Path(filename);
// 4 创建输入流
FSDataInputStream inStream = fs.open(readPath);
// 5 流对接输出到控制台
try{
IOUtils.copyBytes(inStream, System.out, 4096, false);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
IOUtils.closeStream(inStream);
}
}
3.3.3 定位文件读取
下载第一块
@Test
// 定位下载第一块内容
public void readFileSeek1() throws Exception {
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"), configuration, "atguigu");
// 2 获取输入流路径
Path path = new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/tmp/hadoop-2.7.2.tar.gz");
// 3 打开输入流
FSDataInputStream fis = fs.open(path);
// 4 创建输出流
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("e:/hadoop-2.7.2.tar.gz.part1");
// 5 流对接
byte[] buf = new byte[1024];
for (int i = 0; i < 128 * 1024; i++) {
fis.read(buf);
fos.write(buf);
}
// 6 关闭流
IOUtils.closeStream(fis);
IOUtils.closeStream(fos);
}
下载第二块
@Test
// 定位下载第二块内容
public void readFileSeek2() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://hadoop102:9000"), configuration, "atguigu");
// 2 获取输入流路径
Path path = new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/tmp/hadoop-2.7.2.tar.gz");
// 3 打开输入流
FSDataInputStream fis = fs.open(path);
// 4 创建输出流
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("e:/hadoop-2.7.2.tar.gz.part2");
// 5 定位偏移量（第二块的首位）
fis.seek(1024 * 1024 * 128);
// 6 流对接
IOUtils.copyBytes(fis, fos, 1024);
// 7 关闭流
IOUtils.closeStream(fis);
IOUtils.closeStream(fos);
}
合并文件
在window命令窗口中执行
type hadoop-2.7.2.tar.gz.part2 >> hadoop-2.7.2.tar.gz.part1
四. HDFS的数据流
4.1 HDFS写数据流程
4.1.1 剖析文件写入
- 客户端向namenode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。
- namenode返回是否可以上传。
- 客户端请求第一个 block上传到哪几个datanode服务器上。
- namenode返回3个datanode节点，分别为dn1、dn2、dn3
- 客户端请求dn1上传数据，dn1收到请求会继续调用dn2，然后dn2调用dn3，将这个通信管道建立完成
- dn1、dn2、dn3逐级应答客户端。
- 客户端开始往dn1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，dn1收到一个packet就会传给dn2，dn2传给dn3；dn1每传一个packet会放入一个应答队列等待应答
- 当一个block传输完成之后，客户端再次请求namenode上传第二个block的服务器。（重复执行3-7步）
4.2 HDFS读数据流程
- 客户端向namenode请求下载文件，namenode通过查询元数据，找到文件块所在的datanode地址。
- 挑选一台datanode（就近原则，然后随机）服务器，请求读取数据。
- datanode开始传输数据给客户端（从磁盘里面读取数据放入流，以packet为单位来做校验）。
- 客户端以packet为单位接收，先在本地缓存，然后写入目标文件。
4.3 一致性模型
debug调试如下代码
@Test
public void writeFile() throws Exception{
// 1 创建配置信息对象
Configuration configuration = new Configuration();
fs = FileSystem.get(configuration);
// 2 创建文件输出流
Path path = new Path("hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hello.txt");
FSDataOutputStream fos = fs.create(path);
// 3 写数据
fos.write("hello".getBytes());
// 4 一致性刷新
fos.hflush();
fos.close();
}
写入数据时，如果希望数据被其他client立即可见，调用如下方法FsDataOutputStream. hflush ();
//清理客户端缓冲区数据，被其他client立即可见