hadoop namenode
namenode是hadoop的核心，他管理文件系统的命名空间，维护文件系统树以及这个树的所有的文件和索引目录。这些信息通过两种形式将文件持久化到本地磁盘：命名空间镜像（fsImage）和编辑日志(edit log).名称节点记录着每个文件的每个块所在的数据节点，但是不永久保存块的位置，这些信息会在系统启动是有数据节点重建推送过来。
主要管理两个东西
The NameNode controls twocritical tables:
* 1) filename->blocksequence (namespace)
* 2) block->machinelist ("inodes")
文件名-->数据块
数据块-->DataNode列表
文件名-->数据块保存在磁盘上（持久化）；但NameNode上不保存数据块-->DataNode列表，该列表是通过DataNode上报建立起来的。
Namenode实现了ClientProtocol 、DatanodeProtocol NamenodeProtocol、可以提供给客户端、datanoe、secondory namenode调用的方法，是通过rpc机制调用的。
ClientProtocol提供给客户端，用于访问NameNode。它包含了文件角度上的HDFS功能。和GFS一样，HDFS不提供POSIX形式的接口，而是使用了一个私有接口。一般来说，程序员通过org.apache.hadoop.fs.FileSystem来和HDFS打交道：最常用的分布式文件类是DistributedFileSystem，包含有DFSClient dfs，包含了ClientProtocol rpcNamenode实例，分布式文件实例通过dfs-->rpcNamenode代理类跟Namenode进行间接关联，具体可以参考详细的api
DatanodeProtocol：用于DataNode向NameNode通信，包括：
register，用于DataNode注册；
sendHeartbeat/blockReport/blockReceived，用于DataNode的offerService方法中；
errorReport向NameNode报告一个错误的Block，用于BlockReceiver和DataBlockScanner；
nextGenerationStamp和commitBlockSynchronization用于lease管理。
NamenodeProtocol用于从NameNode到NameNode的通信。主要是secondary NameNode 到NameNode的调用
启动：
1初始化ipc server, 主要负责接收并处理来自客户端/datanode的连接（详细情况见hadoop rpc学习）
2 Namenode通过FSNamesystem来实现对内部文件的管理：
初始化FSNamesystem， 然后查找StorageDirectory，查找配置文件（dfs.name.edits.dir和 dfs.name.dir）就是正在修改的命名空间文件和命名空间文件，放到List<StorageDirectory> storageDirs 中，循环找出需要进行修复或者回滚的文件内容，进行处理。查找到最新的StorageDirectory，装载image文件（\home\baqun\tmp\dfs\name\current\fsimage其中包括了版本信息、文件个数、最后修改时间、包含的block的信息、权限控制信息、datanode信息、正在创建的文件信息）
(这是一个复杂的过程，把blocks的信息、inode的信息，permission、parent inode然后组装起来 读取datanode\)
然后把edit log也装载进来：读取两个edit文件，一个是之前的edit log，另外一个是正在写的log文件，装载然后merge进内存。
3提供服务
其中FSNamesystem的初始化是一个重要的过程：
初始化如下：
1初始化FSDirectory
2装载最新的命名空间文件
3机器名、端口号设置
4配置信息初始化（文件副本数、最大/小文件副本数、默认block大小、心跳时间间隔）
5设置safeMode，安全模式：
安全模式是这样一种状态，系统处于这个状态时，不接受任何对名字空间的修改，同时也不会对数据块进行复制或删除数据块。NameNode启动的时候会自动进入安全模式，同时也可以手工进入（不会自动离开）。系统启动以后，DataNode会报告目前它拥有的数据块的信息，当系统接收到的Block信息到达一定门槛，同时每个Block都有dfs.replication.min个副本后，系统等待一段时间后就离开安全模式。这个门槛定义的参数包括：
l dfs.safemode.threshold.pct：接受到的Block的比例，缺省为95%，就是说，必须DataNode报告的数据块数目占总数的95%，才到达门槛；
l dfs.replication.min：缺省为1，即每个副本都存在系统中；
l dfs.replication.min：等待时间，缺省为0，单位秒。
6构造线程：
Daemonhbthread = null; //HeartbeatMonitor thread
public Daemonlmthread = null; // LeaseMonitorthread
Daemon smmthread = null; // SafeModeMonitor thread
public Daemonreplthread = null; // Replicationthread
NameNode上的线程，分别对应DataNode心跳检查，租约检查，安全模式检查和数据块复制。各个线程的工作模式在后边介绍。
7 DNSToSwitchMapping对象实例化：
是HDFS节点之间的网络拓扑的实现
Heartbeat线程(主要有FSNamesystem实现)：
HeartbeatMonitor 有一个ArrayList<DatanodeDescriptor>heartbeats,记录的是datanode的注册信息，这个线程定时去轮询所有的心跳连接，检测这个datanode是不是超时（死亡，一个时间段内无连接），如果已经认定死亡，就删除这个节点，紧接着做如下处理：
（1） 更新全部可用空间，全部的容量，剩余容量
（2） heartbeats里删除这个心跳，删除这个node删除的所有block信息，在整个的blockMap里也删除block信息，重置这个节点描述对象的信息（应该是为了gc），
（3） 在NetworkTopology里删除这个节点的信息（在网络结构中删除这个节点，他是一个树状的网络拓扑结构，一个集群是由数据中心组成的，这个数据中心包括rack（机架），机架上有多台机器，在这个结构中，叶子节点代表了datanode,中间节点代表了交换机/路由器，他们负责管理rack/数据中心数据的传输,这个类主要负责计算两个节点之间的关系，是通过一个算法来维护的，方法就是
getDistance(Node node1, Nodenode2)
在dfs的副本文件存储的规则（下图）是HDFS’s placement policy is to putone replica on one node in the local rack, another on a different node in thelocal rack, and the last on a different node in a different rack）那么这个抽象类完美的抽象了网络top结构，是非常精妙的实现方式
租约线程：
一个租约由一个holder（客户端名），lastUpdate（上次更新时间）和paths（该客户端操作的文件集合）构成。LeaseManager对Lease进行管理。租约线程Monitor通过对Lease的最后更新时间来检测Lease是否过期，如果过期，就调用FSNamesystem的internalReleaseLease方法。
复制线程replthread：
replthread运行ReplicationMonitor，这个线程会定期调用computeDatanodeWork和processPendingReplications。
computeDatanodeWork会执行computeDatanodeWork或computeInvalidateWork。computeDatanodeWork从neededReplications中扫描，取出需要复制的项，然后：
l 检查文件不存在或者处于构造状态；如果是，从队列中删除复制项，退出对复制项的处理（接着处理下一个）；
l 得到当前数据块副本数并选择复制的源DataNode，如果空，退出对复制项的处理；
l 再次检查副本数（很可能有DataNode从故障中恢复），如果发现不需要复制，从队列中删除复制项，退出对复制项的处理；
l 选择复制的目标，如果目标空，退出对复制项的处理；
l 将复制的信息（数据块和目标DataNode）加入到源目标DataNode中；在目标DataNode中记录复制请求；
l 从队列中将复制项移动到pendingReplications。
这个方法执行后，复制项从neededReplications挪到pendingReplications中。DataNode在某次心跳的应答中，可以拿到相应的信息，执行复制操作。
参考：
Hadoop源代码分析