大数据学习篇:hadoop深入浅出系列之HDFS(三) ——HDFS读文件和写文件

上一篇讲了HDFS的体系结构 ,今天这篇,我们来讲讲HDFS的读和写。

一:读文件

1.首先调用FileSystem对象的open方法,其实是一个DistributedFileSystem的实例

2.DistributedFileSystem通过rpc获得文件的第一批个block的locations,同一block按照重复数会返回多个locations,这些locations按照hadoop拓扑结构排序,距离客户端近的排在前面.

3.前两步会返回一个FSDataInputStream对象,该对象会被封装成DFSInputStream对象,DFSInputStream可以方便的管理datanode和namenode数据流。客户端调用read方法,DFSInputStream最会找出离客户端最近的datanode并连接。

4.数据从datanode源源不断的流向客户端。

5.如果第一块的数据读完了,就会关闭指向第一块的datanode连接,接着读取下一块。这些操作对客户端来说是透明的,客户端的角度看来只是读一个持续不断的流。

6.如果第一批block都读完了,DFSInputStream就会去namenode拿下一批blocks的location,然后继续读,如果所有的块都读完,这时就会关闭掉所有的流。

如果在读数据的时候,DFSInputStream和datanode的通讯发生异常,就会尝试正在读的block的排第二近的datanode,并且会记录哪个datanode发生错误,剩余的blocks读的时候就会直接跳过该datanode。DFSInputStream也会检查block数据校验和,如果发现一个坏的block,就会先报告到namenode节点,然后DFSInputStream在其他的datanode上读该block的镜像

该设计的方向就是客户端直接连接datanode来检索数据并且namenode来负责为每一个block提供最优的datanode,namenode仅仅处理block location的请求,这些信息都加载在namenode的内存中,hdfs通过datanode集群可以承受大量客户端的并发访问。

二:写文件

1.客户端通过调用DistributedFileSystem的create方法创建新文件

2.DistributedFileSystem通过RPC调用namenode去创建一个没有blocks关联的新文件,创建前,namenode会做各种校验,比如文件是否存在,客户端有无权限去创建等。如果校验通过,namenode就会记录下新文件,否则就会抛出IO异常.

3.前两步结束后会返回FSDataOutputStream的对象,象读文件的时候相似,FSDataOutputStream被封装成DFSOutputStream.DFSOutputStream可以协调namenode和datanode。客户端开始写数据到DFSOutputStream,DFSOutputStream会把数据切成一个个小packet,然后排成队列data quene。

4.DataStreamer会去处理接受data quene,他先问询namenode这个新的block最适合存储的在哪几个datanode里(参考第二小节),比如重复数是3,那么就找到3个最适合的datanode,把他们排成一个pipeline.DataStreamer把packet按队列输出到管道的第一个datanode中,第一个datanode又把packet输出到第二个datanode中,以此类推。

5.DFSOutputStream还有一个对列叫ack quene,也是有packet组成,等待datanode的收到响应,当pipeline中的所有datanode都表示已经收到的时候,这时akc quene才会把对应的packet包移除掉。

如果在写的过程中某个datanode发生错误,会采取以下几步:1) pipeline被关闭掉;2)为了防止防止丢包ack quene里的packet会同步到data quene里;3)把产生错误的datanode上当前在写但未完成的block删掉;4)block剩下的部分被写到剩下的两个正常的datanode中;5)namenode找到另外的datanode去创建这个块的复制。当然,这些操作对客户端来说是无感知的。

6.客户端完成写数据后调用close方法关闭写入流

7.DataStreamer把剩余得包都刷到pipeline里然后等待ack信息,收到最后一个ack后,通知datanode把文件标示为已完成。

另外要注意得一点,客户端执行write操作后,写完得block才是可见的,正在写的block对客户端是不可见的,只有调用sync方法,客户端才确保该文件被写操作已经全部完成,当客户端调用close方法时会默认调用sync方法。是否需要手动调用取决你根据程序需要在数据健壮性和吞吐率之间的权衡。



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