HDFS分布式文件系统设计思想

HDFS设计目标

1）硬件错误是常态，数据保存需要冗余。

2）数据批量读取，Hadoop擅长数据分析而不是事务处理。

3）大规模数据集。

4）简单一致醒模型，降低系统复杂度，文件一次写入多次读取，

5）“数据就近”原则分配数据节点。

HDFS体系结构

NameNode

DataNode

SecondayNameNode

事务日志

映像文件

NameNode

文件系统命名空间

记录每个文件系统数据块在各个DataNode上的位置和副本信息。

协调Client对文件的访问

记录命名空间内的改动

NameNode使用事务日志记录HDFS元数据的变化。使用映像文件存储文件系统的命名空间，文件映射，文件属性等。

DataNode

负责物理节点的存储管理

一次写入，多次读取（不修改）。

文件由数据块（block）组成默认为64MB。

Block应尽量分配在不同的物理节点上。

HDFS读取流程

Client要访问HDFS上的一个文件

1）从NN获取组成这个文件的block位置列表。

2）更具列表知道存储数据快的dn。

3）访问dn获取数据。

4）NN并不参与数据实际传输。

HDFS如何保证集群当中的数据存储可靠性

1）冗余副本

2）机架策略

3）心跳机制

4）安全模式

5) 快照机制

冗余副本

Hdfs默认每个block三个副本（不足三分制动），dn启动时，向nn汇报各数据快信息。

机架策略

集群一般放在不同机架上，

HDFS“机架感知”

一般第一个副本存放在上穿文价的本机架上，如果是本集群外提交，则随机挑选磁盘不太满，cpu不太忙的节点存储。

第二个副本放在与第一个机架不同的节点上，

第三个副本放在与第二个副本相同的节点上。

更多副本：随机。

心跳机制

NN周期从dn接收心跳信息和block报告（3秒一次）

NN根据block报告验证元数据

没按时发送心跳（10分钟）的dn则认为已经lost，并copy其上的block到其他DN。

安全模式

NN启动时会经过“安全模式”阶段

安全模式阶段不会产生写操作，只执行写操作

次阶段NN收集NN的报告，当block达到最小副本数以上时，会被认

为是“安全”的， 当block未达到最小副本数时，该块会被复制知道达到安全。

回收站

删除文件时，将文件放入回收站。

回收站里文件可以快速恢复。

当达到一定阀值时，就被彻底删除，释放占用block。

快照

支持某一时间点的映像，需要时是数据重返这个时间点。