HDFS

HDFS hadoop分布式文件系统

解决目标

1. 超大文件
2. 流式数据访问
3. 商用软件(兼容廉价的硬件设备／强大的跨平台兼容性)

HDFS局限性

1. 不适合低延迟数据访问（实时性不高）
2. 无法高效存储大量小文件（索引结构庞大后搜索效率降低）
3. 不支持多用户写入，任意修改文件（只支持单个写入）

HDFS体系结构

块（Block）

操作系统中的文件块。文件是以块的形式存储在磁盘中，此处块的大小代表系统读、写可操作的最小文件大小，文件系统每次只能操作磁盘块大小的整数倍数据，磁盘块大小为512字节。（减少寻址开销）
HDFS中的块是一个抽象的概念，比操作系统中的块要大很多，默认128MB。

优点：

1. 支持大规模文件存粗：可以存储任意大的文件，不会受到系统中单个磁盘大小限制
2. 简化系统设计：使用抽象块作为操作单元可以简化存储子系统
3. 适合数据备份：方便备份，冗余存储

缺点：

1. 过大则影响Mapreduce效率

namenode和datanode

namenode管理节点(Master，整个HDFS集群的管家，相当于数据目录)datanode工作节点(Worker).维护着文件系统树及整棵树内的所有文件和目录。这些信息以两个文件形式永久保存在本地磁盘上：命名空间镜像文件和编辑日志文件。namenode也记录着每个文件中各个块所在的数据节点信息，但不会永久保存块的位置信息（实时维护），会在系统重启时根据数据节点信息重建。

元数据

• 文件是什么
• 文件被分成多少块
• 每个块和文件是怎么映射的
• 每个块被存储在那个服务器上面

namenode

• FsImage 保存系统文件树
  • 文件的复制等级
  • 块大小以及组成文件的块
  • 修改和访问时间
  • 访问权限
• EditLog 记录对数据进行的操作

         => 底层FsImage
shell命令                 =>最新元数据 =>新版的FsImage/创建空的EditLog
         => EditLog各项操作

HDFS命名空间

• 目录／文件／块
• 通信协议 namenode <=>TCP/IP. datanode <=> rpc

局限性

• 命名空间限制：namenode保存在内存中,所能存储规模有上限
• 性能瓶颈：整个分布式文件吞吐量受限于单个namenode吞吐量
• 隔离问题：由于集群中只有一个namenode,只有一个命名空间，因此无法对应用程序进行隔离
• 集群的可用性：一旦这个唯一的名称节点发生故障，会导致整个集群变得不可用

HDFS存储原理

冗余数据保存

• 加快数据传输速度
• 很容易检查数据及错误
• 保证数据可靠性

数据读取

最近节点读取

数据的错误与恢复

namenode: 通过second namenode回复
datanode: 心跳机制namenode标记宕机 namenode调整位置冗余备份数据再复制
data: 校验码校验 文件创建时为数据块生成校验码，读取时进行校验码验证 冗余数据恢复再复制