Hadoop——HDFS介绍、特性、基本操作

Hadoop hdfs
一、HDFS入门
1.HDFS基本概念
1.1.HDFS介绍
HDFS是Hadoop Distribute File System 的简称,意为:Hadoop分布式文件系统。是 Hadoop核心组件之一,作为最底层的分布式存储服务而存在。
分布式文件系统解决的问题就是大数据存储。它们是横跨在多台计算机上的存储系统。分布式文件系统在大数据时代有着广泛的应用前景,它们为存储和处理超大规模数据提供所需的扩展能力。
1.2.HDFS设计目标
1)硬件故障是常态, HDFS将有成百上千的服务器组成,每一个组成部分都有可能出现故障。因此故障的检测和自动快速恢复是HDFS的核心架构目标。
2)HDFS上的应用与一般的应用不同,它们主要是以流式读取数据。HDFS被设计成适合批量处理,而不是用户交互式的。相较于数据访问的反应时间,更注重数据访问的高吞吐量。
3)典型的HDFS文件大小是GB到TB的级别。所以,HDFS被调整成支持大文件。它应该提供很高的聚合数据带宽,一个集群中支持数百个节点,一个集群中还应该支持千万级别的文件。
4)大部分HDFS应用对文件要求的是write-one-read-many访问模型。一个文件一旦创建、写入、关闭之后就不需要修改了。这一假设简化了数据一致性问题,使高吞吐量的数据访问成为可能。
5)移动计算的代价比之移动数据的代价低。一个应用请求的计算,离它操作的数据越近就越高效(网络拓扑图的近),这在数据达到海量级别的时候更是如此。将计算移动到数据附近,比之将数据移动到应用所在显然更好。
6)在异构的硬件和软件平台上的可移植性。这将推动需要大数据集的应用更广泛地采用HDFS作为平台

2.HDFS重要特性
首先,它是一个文件系统,用于存储文件,通过统一的命名空间目录树来定位文件;
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。
2.1.master/slave架构 主从架构
HDFS采用master/slave架构。一般一个HDFS集群是有一个Namenode和一定数目的 Datanode组成。Namenode是HDFS集群主节点,Datanode是HDFS集群从节点,两种角色各司其职,共同协调完成分布式的文件存储服务。

  • 主角色:namenode 管理文件系统元数据(目录树结构 文件和块的对应信息)
  • 从角色:datanode 负责具体数据块存储 定时向namenode进行块的汇报
    2.2.分块存储
    HDFS中的文件在物理上是分块存储(block)的,块的大小可以通过配置参数来规定,默认大小在hadoop2.x版本中是128M。2.3.名字空间(NameSpace)
    2.3.名字空间(NameSpace)
    HDFS支持传统的层次型文件组织结构。用户或者应用程序可以创建目录,然后将文件保存在这些目录里。文件系统名字空间的层次结构和大多数现有的文件系统类似:用户可以创建、删除、移动 或重命名文件
    Namenode负责维护文件系统的名字空间,任何对文件系统名字空间或属性的修改都将被Namenode记录下来。
    HDFS会给客户端提供一个统一的抽象目录树,客户端通过路径来访问文件,形如:
    hdfs://namenode:port/dir-a/dir-b/dir-c/file.data。
    2.4.Namenode元数据管理
    我们把目录结构及文件分块位置信息叫做元数据。Namenode负责维护整个hdfs文件系统的目录树结构,以及每一个文件所对应的block块信息(block的id,及所在的datanode服务器)。
    2.5.Datanode数据存储
    文件的各个block的具体存储管理由datanode节点承担。每一个block都可以在多个datanode上。Datanode需要定时向Namenode汇报自己持有的block信息。
    存储多个副本(,默认是3)。
    2.6.副本机制
    hadoop默认的副本数是3(1 + 2 = 3)
    为了容错,文件的所有block都会有副本。每个文件的block大小和副本系数都是可配置的。(副本数量也可以通过参数设置dfs.replication)。
    2.7.一次写入,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应用,因为,修改不方便,延迟大,网络开销大,成本太高。

3.HDFS基本操作
3.1.Shell 命令行客户端
格式:
hadoop fs 文件系统的协议://主机名:host/文件路径hdfs文件系统
文件系统shell包括与Hadoop分布式文件系统(HDFS)以及Hadoop支持的其他文件系统(如本地FS,HFTP FS,S3 FS等)直接交互的各种类似shell的命令。所有FS shell命令都将路径URI作为参数。
对于HDFS,命令示例如下:
hadoop fs -ls hdfs://namenode:host/parent/child
hadoop fs -ls /parent/child fs.defaultFS中有配置
对于本地文件系统,命令示例如下:
hadoop fs -ls file:///root/
如果使用的文件系统是HDFS,则使用hdfs dfs也是可以的,此时
hadoop fs = hdfs dfs

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