hadoop分析之一HDFS元数据解析

hadoop分析之一HDFS元数据解析（转载）

1、元数据（Metadata）：维护HDFS文件系统中文件和目录的信息，分为内存元数据和元数据文件两种。NameNode维护整个元数据。

HDFS实现时，没有采用定期导出元数据的方法，而是采用元数据镜像文件（FSImage）+日子文件（edits）的备份机制。

2、Block：文件内容而言。

寻路径流程：

          路径信息                         bocks[]                                   triplets[]          

Client ------------》INode---------------------》BlockInfo --------------------------》DataNode。

INode：文件的基本元素：文件和目录

BlockInfo： 文件内容对象

DatanodeDescriptor:具体存储对象。

3 、 FSImage和edits的checkPoint。FSImage有2个状态，分别是FsImage和FsImage.ckpt,后者表示正在checkpoint的过程中，上传后将会修改为FSImage文件，同理edits也有两个状态，edits和edits.new。

4、NameNode format情景分析：

• 遍历元数据存储目录，提示用户是否格式化？(NameNode.java里format函数）

1. private static boolean format( Configuration conf ,  
2.                                 boolean isConfirmationNeeded )  
3.       throws IOException {  
4.     Collection<URI > dirsToFormat = FSNamesystem. getNamespaceDirs(conf );  
5.     Collection<URI > editDirsToFormat =  
6.                  FSNamesystem .getNamespaceEditsDirs (conf );  
7.     for( Iterator< URI> it = dirsToFormat.iterator (); it. hasNext() ;) {  
8.       File curDir = new File (it .next (). getPath()) ;  
9.       if (! curDir. exists())  
10.         continue;  
11.       if (isConfirmationNeeded ) {  
12.         System .err .print ("Re-format filesystem in " + curDir + " ? (Y or N) ");  
13.         if (! (System .in .read () == 'Y')) {  
14.           System .err .println ("Format aborted in " + curDir );  
15.           return true ;  
16.         }  
17.         while(System .in .read () != '\n') ; // discard the enter-key  
18.       }  
19.     }  
20.   
21.     FSNamesystem nsys = new FSNamesystem (new FSImage(dirsToFormat ,  
22.                                          editDirsToFormat ), conf) ;  
23.     nsys.dir.fsImage .format ();  
24.     return false;  
25.   }  

• 创建元数据内存镜像，包括类FSNamesystem实例化对象，类FSDirectory实例化对象，类FSImage对象，类Edits对象。创建FsNameSystem对象主要完成：BlockManager，FSDirectory对象以及初始化成员变量。FSImage对象主要完成对layoutVersion、namespaceID，CTime赋值为0，实例化FSEditLog。在类FSDirectory，创建了HDFS根目录节点rootDir。

1. FSNamesystem( FSImage fsImage, Configuration conf ) throws IOException {  
2.     this. blockManager = new BlockManager (this, conf) ;  
3.     setConfigurationParameters (conf );  
4.     this. dir = new FSDirectory(fsImage , this, conf );  
5.     dtSecretManager = createDelegationTokenSecretManager (conf );  
6.   }  
7.   
8.   FSImage( Collection< URI> fsDirs , Collection< URI> fsEditsDirs )  
9.       throws IOException {  
10.     this() ;  
11.     setStorageDirectories( fsDirs, fsEditsDirs );  
12.   }  
13.   
14.  void setStorageDirectories(Collection <URI > fsNameDirs,  
15.                              Collection< URI> fsEditsDirs ) throws IOException {  
16.     this. storageDirs = new ArrayList <StorageDirectory >() ;  
17.     this. removedStorageDirs = new ArrayList <StorageDirectory >() ;  
18.      
19.    // Add all name dirs with appropriate NameNodeDirType  
20.     for (URI dirName : fsNameDirs ) {  
21.       checkSchemeConsistency (dirName );  
22.       boolean isAlsoEdits = false;  
23.       for (URI editsDirName : fsEditsDirs) {  
24.         if (editsDirName .compareTo (dirName ) == 0) {  
25.           isAlsoEdits = true;  
26.           fsEditsDirs .remove (editsDirName );  
27.           break;  
28.         }  
29.       }  
30.       NameNodeDirType dirType = (isAlsoEdits ) ?  
31.                           NameNodeDirType .IMAGE_AND_EDITS :  
32.                           NameNodeDirType .IMAGE ;  
33.       // Add to the list of storage directories, only if the  
34.       // URI is of type file://  
35.       if(dirName .getScheme (). compareTo( JournalType.FILE .name (). toLowerCase())  
36.           == 0){  
37.         this.addStorageDir (new StorageDirectory(new File(dirName. getPath()) ,  
38.             dirType ));  
39.       }  
40.     }  
41.      
42.     // Add edits dirs if they are different from name dirs  
43.     for (URI dirName : fsEditsDirs ) {  
44.       checkSchemeConsistency (dirName );  
45.       // Add to the list of storage directories, only if the  
46.       // URI is of type file://  
47.       if(dirName .getScheme (). compareTo( JournalType.FILE .name (). toLowerCase())  
48.           == 0)  
49.         this.addStorageDir (new StorageDirectory(new File(dirName. getPath()) ,  
50.                     NameNodeDirType .EDITS ));  
51.     }  
52.   }  

• 对内存镜像数据中的数据结构进行初始化：主要有FSImage的format函数完成，layoutVersion：软件所处的版本。namespaceID：在Format时候产生，当data node注册到Name Node后，会获得该NameNode的NameSpaceID，并作为后续与NameNode通讯的身份标识。对于未知身份的Data Node，NameNode拒绝通信。CTime：表示FSimage产生的时间。checkpointTime：表示NameSpace第一次checkpoint的时间。  

1. public void format () throws IOException {  
2.    this. layoutVersion = FSConstants .LAYOUT_VERSION ;  
3.    this. namespaceID = newNamespaceID ();  
4.    this. cTime = 0L ;  
5.    this. checkpointTime = FSNamesystem .now ();  
6.    for (Iterator <StorageDirectory > it =  
7.                           dirIterator (); it. hasNext() ;) {  
8.      StorageDirectory sd = it .next ();  
9.      format (sd );  
10.    }  
11.  }  

• 对内存镜像写入元数据备份目录。FSImage的format方法会遍历所有的目录进行备份。如果是FSImage的文件目录，则调用saveFSImage保存FSImage，如果是Edits，则调用editLog.createEditLogFile,最后调用sd.write方法创建fstime和VERSION文件。VERSION文件通常最后写入。

1. void format(StorageDirectory sd ) throws IOException {  
2.     sd.clearDirectory (); // create currrent dir  
3.     sd.lock ();  
4.     try {  
5.       saveCurrent (sd );  
6.     } finally {  
7.       sd .unlock ();  
8.     }  
9.     LOG.info ("Storage directory " + sd. getRoot()  
10.              + " has been successfully formatted.");  
11.   }  

最后分析一下元数据应用的场景：

1、格式化时。

2、Hadoop启动时。

3、元数据更新操作时。

4、如果NameNode与Secondary NameNode、Backup Node或checkpoint Node配合使用时，会进行checkPoint操作。

本文转自： http://blog.csdn.net/kntao/article/details/7769199