大数据框架之Hadoop：HDFS（四）HDFS的数据流（面试重点）

4.1HDFS写数据流程

4.1.1 剖析文件写入

HDFS写数据流程，如下图所示。

1）客户端通过 Distributed FileSystem 模块向 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。

2）NameNode 返回是否可以上传。

3）客户端请求第一个 Block上传到哪几个DataNode服务器上。

4）NameNode返回3个DataNode节点，分别为dn1、dn2、dn3。

5）客户端通过FSDataOutputStream模块请求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。

6）dn1、dn2、dn3逐级应答客户端。

7）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。

8）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）。

4.1.2 网络拓扑-节点距离计算

在HDFS写数据的过程中，NameNode会选择距离待上传数据最近距离的DataNode接收数据。那么这个最近距离怎么计算呢？

节点距离：两个节点到达最近的共同祖先的距离总和。

例如，假设有数据中心d1机架r1中的节点n1。该节点可以表示为/d1/r1/n1。利用这种标记，这里给出四种距离描述，如上图所示。

大家算一算每两个节点之间的距离，如下图所示。

4.1.3 机架感知（副本存储节点选择）

1. 官方ip地址

官方文档说明

For the common case, when the replication factor is three, HDFS’s placement policy is to put one replica on one node in the local rack, another on a different node in the local rack, and the last on a different node in a different rack.

2. Hadoop2.7.2副本节点选择

4.2HDFS读数据流程

HDFS的读数据流程，如下图所示。

1）客户端通过 Distributed FileSystem 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。

2）挑选一台 DataNode（就近原则，然后随机）服务器，请求读取数据。

3）DataNode 开始传输数据给客户端（从磁盘里面读取数据输入流，以Packet为单位来做校验）。

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。