HDFS的工作原理（读和写操作）

工作原理：

NameNode和DateNode，NameNode相当于一个管理者，它管理集群内的DataNode，当客户发送请求过来后，NameNode会

根据情况指定存储到哪些DataNode上，而其本身自己并不存储真实的数据。那NameNode怎么知道集群内DataNode的信息呢？

DataNode发送心跳信息给NameNode。

写操作：

以下是直接从文档中摘抄下来的（利于理解）：

有一个文件FileA，100M大小。Client将FileA写入到HDFS上。

HDFS按默认配置。

HDFS分布在三个机架上Rack1，Rack2，Rack3。
a. Client将FileA按64M分块。分成两块，block1和Block2;

b. Client向nameNode发送写数据请求，如图蓝色虚线①------>。

c. NameNode节点，记录block信息。并返回可用的DataNode，如粉色虚线②--------->。

　　Block1: host2,host1,host3

　　Block2: host7,host8,host4

原理：
　　NameNode具有RackAware机架感知功能，这个可以配置。

　　若client为DataNode节点，那存储block时，规则为：副本1，同client的节点上；副本2，不同机架节点上；副本3，同第二

个副本机架的另一个节点上；其他副本随机挑选。

　　若client不为DataNode节点，那存储block时，规则为：副本1，随机选择一个节点上；副本2，不同副本1，机架上；副本

3，同副本2相同的另一个节点上；其他副本随机挑选。

d. client向DataNode发送block1；发送过程是以流式写入。

流式写入过程：

　　1>将64M的block1按64k的package划分;

　　2>然后将第一个package发送给host2;

　　3>host2接收完后，将第一个package发送给host1，同时client想host2发送第二个package；

　　4>host1接收完第一个package后，发送给host3，同时接收host2发来的第二个package。

　　5>以此类推，如图红线实线所示，直到将block1发送完毕。

　　6>host2,host1,host3向NameNode，host2向Client发送通知，说“消息发送完了”。如图粉红颜色实线所示。

　　7>client收到host2发来的消息后，向namenode发送消息，说我写完了。这样就真完成了。如图黄色粗实线

　　8>发送完block1后，再向host7，host8，host4发送block2，如图蓝色实线所示。

　　9>发送完block2后，host7,host8,host4向NameNode，host7向Client发送通知，如图浅绿色实线所示。

　　10>client向NameNode发送消息，说我写完了，如图黄色粗实线。。。这样就完毕了。

分析，通过写过程，我们可以了解到：

①写1T文件，我们需要3T的存储，3T的网络流量带宽。

②在执行读或写的过程中，NameNode和DataNode通过HeartBeat进行保存通信，确定DataNode活着。如果发现DataNode死

掉了，就将死掉的DataNode上的数据，放到其他节点去。读取时，要读其他节点去。

③挂掉一个节点，没关系，还有其他节点可以备份；甚至，挂掉某一个机架，也没关系；其他机架上，也有备份。

读操作：

读操作就简单一些了，如图所示，client要从datanode上，读取FileA。而FileA由block1和block2组成。

那么，读操作流程为：

a. client向namenode发送读请求。

b. namenode查看Metadata信息，返回fileA的block的位置。

block1:host2,host1,host3

block2:host7,host8,host4

c. block的位置是有先后顺序的，先读block1，再读block2。而且block1去host2上读取；然后

block2，去host7上读取；

上面例子中，client位于机架外，那么如果client位于机架内某个DataNode上，例如,client是host6。

那么读取的时候，遵循的规律是：优选读取本机架上的数据。