Hadoop源码学习笔记之NameNode启动场景流程三：FSNamesystem初始化源码剖析

上篇内容分析了http server的启动代码，这篇文章继续从initialize()方法中按执行顺序进行分析。内容还是分为三大块：

一、源码调用关系分析

二、伪代码执行流程

三、代码图解

一、源码调用关系分析

　　上一篇内容是NameNode启动http server的分析，是根据锁定NameNode的main()入口，发现了该入口仅有两行核心代码，先进入到了第一行核心代码

　　createNameNode()中，发现默认情况是new了一个NameNode对象。在NameNode的构造方法中，有一些很重要的初始化操作，比如启动

　　http server、加载元数据、初始化rpc server、安全模式检查等。

　　废话不多说，前面的NameNode.main()、createNameNode()、new NameNode()都不再赘述、直接从initialize()说起：

protected void initialize(Configuration conf) throws IOException {
  // 可以通过找到下面变量名的映射，在hdfs-default.xml中找到对应的配置
  if (conf.get(HADOOP_USER_GROUP_METRICS_PERCENTILES_INTERVALS) == null) {
    String intervals = conf.get(DFS_METRICS_PERCENTILES_INTERVALS_KEY);
    if (intervals != null) {
      conf.set(HADOOP_USER_GROUP_METRICS_PERCENTILES_INTERVALS,
        intervals);
    }
  }
 
  ......
 
  // 核心代码：启动HttpServer
  if (NamenodeRole.NAMENODE == role) {
    startHttpServer(conf);
  }
 
  this.spanReceiverHost = SpanReceiverHost.getInstance(conf);
 
  // 核心代码：FSNamesystem初始化
  loadNamesystem(conf);
  // 核心代码：后面rpc server启动流程篇研究
  rpcServer = createRpcServer(conf);
 
  ......
  // 核心代码：启动一些服务组件，包括rpc server等
  startCommonServices(conf);
}

　　本篇内容主要是关于管理磁盘元数据的FSNamesystem初始化流程，所以从方法名即可推测loadNamesystem()是需要我们重点关注的核心中的核心。

　　点进去：

protected void loadNamesystem(Configuration conf) throws IOException {
    // 核心代码：从磁盘上加载元数据，loadFromDisk()就是从磁盘上读取fsimage和edits文件。
    this.namesystem = FSNamesystem.loadFromDisk(conf);
  }

　　我们都知道NameNode的功能之一是，在NameNode启动的时候，会将磁盘上的fsimage和edits两个文件都读取到内存中进行合并，形成一份最新的

　　元数据。这份最新的元数据放在哪呢？其实是放在了内存中由FSNamesystem进行管理。真的是这样的吗？我们继续往下看，进入到loadFromDisk()：

  /**
   * Instantiates an FSNamesystem loaded from the image and edits
   * directories specified in the passed Configuration.
   *
   * @param conf the Configuration which specifies the storage directories
   *             from which to load
   * @return an FSNamesystem which contains the loaded namespace
   * @throws IOException if loading fails
   */
  static FSNamesystem loadFromDisk(Configuration conf) throws IOException {
    checkConfiguration(conf);
    // 核心代码：构造一个FSImage对象，从NamespaceDirs、NamespaceEditsDirs指定的路径加载
    FSImage fsImage = new FSImage(conf,
        // 默认是从 DFS_NAMENODE_NAME_DIR_KEY 加载fsimage文件
        FSNamesystem.getNamespaceDirs(conf),
        // 默认是从 DFS_NAMENODE_EDITS_DIR_KEY 加载edits文件
        FSNamesystem.getNamespaceEditsDirs(conf));
    // 核心代码：根据指定了fsimage和edits文件路径的fsimage对象，实例化FSNamesystem对象
    FSNamesystem namesystem = new FSNamesystem(conf, fsImage, false);
    StartupOption startOpt = NameNode.getStartupOption(conf);
    if (startOpt == StartupOption.RECOVER) {
      namesystem.setSafeMode(SafeModeAction.SAFEMODE_ENTER);
    }
　　 ...try {
      // 核心代码：从磁盘上加载数据，在内存中合并数据
      // 在NameNode刚启动的时候，会从磁盘读取fsimage和edits文件到内存中，合并为一份最新的
      // 元数据，然后将这份新的元数据写出到磁盘替换之前旧的fsimage。然后，还会重新打开一个
      // 空的edits文件，以供接下来的元数据变动日志写入。这个loadFSImage()主要就是干了这么一件事情
      // 会在namenode元数据管理研究时进行深入详细剖析。
      namesystem.loadFSImage(startOpt);
    } catch (IOException ioe) {
      ...
    }
　　 ...
    return namesystem;
  }

　　首先这个loadFromDisk()有一段注释，将这个方法的功能和目的说的也很明白了：根据配置文件指定的路径，实例化一个从image和edits加载元数据

　　的FSNamesystem对象。下面开始分析核心代码，这段有3行核心代码：

　　fsimage = new FSImage(conf, NameSpaceDirs, NameSpaceEditsDirs);

　　　　这行代码是构造了一个FSImage对象，从NameSpaceDirs, NameSpaceEditsDirs分别

　　　　读取fsimage和edits文件。其中NameSpaceDirs和NameSpaceEditsDirs经过溯源分别对应 dfs.namenode.name.dir 和

　　　　dfs.namenode.shared.edits.dir，这两个属性都可以在hdfs-default.xml中查看和配置。

　　FSNamesystem namesystem = new FSNamesystem(conf, fsimage, false);

　　　　根据上面指定了fsimage路径和edits路径的fsimage对象，构造一个FSNamesystem对象。

　　namesystem.loadFSImage();

　　　　开始执行loadFSImage()方法，从磁盘上加载数据并在内存中进行合并。

　　注意，在合并fsimage和edits形成一份新的元数据之后，会将这份新的元数据写出到磁盘替换旧的fsimage文件，然后还会打开一个新的edits

　　文件，以供接下来的元数据变动的日志写入。这些操作都是在loadFSImage()中完成的，具体的进入到该方法中可以详细了解。

二、伪代码执行流程

NameNode.main() // 入口函数
　　|——createNameNode(); // 通过new NameNode()进行实例化
　　　　|——initialize(); // 方法进行初始化操作
　　　　　　|——startHttpServer(); // 启动HttpServer
　　　　　　|——loadNamesystem(); // 加载元数据
　　　　　　　　|——loadFromDisk(); // 从磁盘加载数据
　　　　　　　　　　|——new FSImage(); // 实例化FSImage对象
　　　　　　　　　　|——new FSNamesystem(fsImage); // 根据FSImage对象实例化FSNamesystem
　　　　　　　　　　|——loadFSImage(startOpt); // 加载并合并fsimage、edits，然后写出到磁盘
　　|——join()

三、代码图解