大数据面试技术复习hadoop,hdfs,yarn

大数据复习笔记
一、hadoop
hadoop特性：高可靠，高拓展，高效，，高容错性。
面试考点：
1.hadoop1.0和2.0区别
** hadoop1.0主要组成为mapreduce（计算+调度）,hdfs（存储）,common(辅助工具)，2.0中加入了yarn负责资源调度，mapreduce只负责计算。3.0中组成上没有区别。**
2.常用端口号
hadoop3.x
hdfs namenode 内部通常端口 ：8020/9000/9820
hdfs namenode 对用户的查询端口：9870
yarn 查看任务运行情况的：8088
历史服务器：19888
hadoop2.x
hdfs namenode 内部通常端口 ：8020/9000/9820
hdfs namenode 对用户的查询端口：50070
yarn 查看任务运行情况的：8088
历史服务器：19888
二、hdfs
hdfs是一个分布式文件管理系统，是一个文件系统，用于存储文件，通过目录树来定位文件。其次是一个分布式的，由很多台服务器联合起来实现功能，集群中的服务器有各自的角色。
适用场景：适合一次写入，多次读出的场景。即一个文件经过创建，写入和关闭之后就不需要改变。
1.hdfs优缺点
优点：
（1）高容错性。数据自动保存多个副本，通过增加副本的形式，提高容错性。一个副本丢失后可以自动恢复。
（2）适合处理大数据。
（3）可以构建在廉价机器上，通过多副本机制，提高可靠性。
缺点：
（1）不适合低延时数据访问，毫秒级数据存储做不到。
（2）无法高效的对大量小文件进行存储。
存储大量小文件的话，它会占用namenode大量的内存来存储文件目录和块信息。这样是不可取的，因为namenode的内存总是有限的。
小文件存储的寻址时间会超过读取时间，违反了hdfs的设计目标。一个文件块占用150字节，不管是128m还是1kb都是150字节，一个文件块。
（3）不支持并发写入，文件随机修改
一个文件只能有一个写，不允许多个线程同时写。
仅支持数据append（追加），不支持文件的随机修改。
2.HDFS架构概述
（1）namenode:存储文件的元数据，如文件名，文件目录结构，文件属性（生成时间，副本数，文件权限），以及每个文件的块列表和块所在的datanode等。
（2）datanode:在本地文件系统存储文件块数据以及块数据的校验和。
（3）secondarynamenode（2nn）每隔一段时间对namenode元数据备份。
3.HDFS组成架构
（1）namenode （nn）即master，是一个主管，管理者。
①管理HDFS的名称空间。
②配置副本策略。
③管理数据块（block）映射信息。
④处理客户端读写请求。
（2）datanaode：即slave。namenode下达命令，datanode执行实际的操作。
①存储实际的数据块。
②执行数据块的读写操作。
（3）secondarynamenode：并非namenode的热备。当namenode挂掉的时候，它并不能马上替换namenode并提供服务。
①辅助namenode,分担其工作量。比如定期合并fsimage和edits（快照和操作日志），并推送给namenode。
②在紧急情况下，可辅助恢复namenode。
（4）client :即客户端
①文件切分。文件上传HDFS的时候，client将文件切分成一个一个的
②与namenode交互，获取文件的位置信息。
③与datanode交互，读取或者写入数据。
④client提供一些命令来管理hdfs，比如namenode格式化。
⑤client通过一些命令来访问HDFS，比如对HDFS的增删改查。
面试考点：
HDFS的文件在物理上分块存储，hadoop2.0，3.0默认128M，1.0版本是64M。如果寻址时间为10ms，即查找到目标block的时间为10ms,专家说寻址时间为传输时间的1%时，则为最佳状态，则传输时间为10ms/0.01=1000ms=1s，目前机械盘传输速率普遍为100mb/s，即分块128m，固态200-300m/s，即256m。
面试考点：
为什么块的大小不能设置太小，也不能设置太大？
（1）HDFS设置太小，会增加寻址时间，程序一直在找块的开始位置。
（2）如果块设置的太大，从磁盘传输数据的时间会明显大于定位这个块开始所需的时间。导致程序在处理这块数据时，会非常慢。
4.HDFS命令
hadoop fs 或者 hdfs dfs
hadoop fd -chmod 666等
5.fsimage和edits解析
（1）fsimage文件：hdfs文件系统元数据的一个永久性的检查点，其中包含HDFS文件系统的所有目录和文件inode的序列化信息。
（2）edits文件：存放hdfs文件系统的所有更新操作的路径，文件系统客户端执行的所有写操作首先会被记录到edits文件中。
（3）seen_txid文件保存的是一个数字，就是最后一个edits_数字。
（4）每次namenode启动的时候都会将fsimage文件读入内存，加载edits里面的更新操作，保证内存中的元数据是最新的，同步的，可以看成namenode启动的时候就将fsimage和edits文件进行了合并。
6.datanode工作机制
datanode启动后向namenode注册，回报块信息，datanode每六个小时向namenode汇报块信息。心跳检测每三秒检测一次，保证datanode没有挂掉。超过三秒再等待10分钟+30秒没有收到datanode的心跳，则认为该节点不可用。彻底挂掉后就不会再进行读写。
7.如果数据已经损坏，但是datanode依然显示数据完好？crc(32)校验
8.面试HDFS读写流程概括

     1. HDFS写流程
     客户端发送上传请求，通过RPCt与NameNode建立通信，NameNode检查该用户是否有上传权限，以及上传的文件在目录下是否有重名。有问题报错，否则返回客户端一个可以上传的信息。
RPC是远程过程调用，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务

客户端根据文件的大小进行切分，默认128M一块，切分完成后给NameNode发送请求第一个block块上传到哪个服务器上
NameNode收到请求后，根据网络拓补、机架感知、副本机制进行文件分配，返回可用的DataNode地址。
网络拓补：各种设备的物理布局
机架感知：种计算不同计算节点（TaskTracker）的距离的技术，⽤以在任务调度过程中尽量减少⽹络带宽资源的消耗
副本机制：考虑到数据的安全与高效, 数据文件默认在 HDFS 上存放三份, 存储策略为本地一份，同机架内其它某一节点上一份, 不同机架的某一节点上一份

客户端收到地址之后与服务器地址列表中的一个节点如A进行通信，建立通道，A收到请求后会继续调用B，B在调用C，将整个pipeline建立完成。
客户端开始向A上发送第一个block(先从磁盘读取然后放到本地内存缓存)，以packet(数据包，64k)为单位，A收到一个packet就会发送给B，然后B发送给C。
在通道反向传输过程中，逐个发送ack应答，最终发送给客户端
当一个block传输完成之后，客户端再次请求NameNode上传第二个block，NameNode重新选择三台Datanoe给客户端。
2. HDFS读流程
客户端向NameNode发送RPC请求，请求文件block的位置
NameNode收到请求后检查用户权限以及是否有这个文件，之后返回DataNode地址
这些返回的 DataNode 地址会进行排序，排
序两个规则：网络拓扑结构中距离 Client 近的排靠前；心跳机制中超时
汇报的 DataNode 状态为 STALE，这样的排靠后

客户端选取排序靠前的DataNode来读取block
读完列表的block后，若文件读取没结束，客户端继续向NameNode获取下一批block列表
read 方法是并行的读取 block 信息，不是一块一块的读取

最后读取来的所有block会合并成一个完整的最终文件
--https://blog.csdn.net/weixin_43025525/article/details/125069954
3. Question
3.1 HDFS在读取文件时，如果其中一个块突然损坏了怎么办？
  客户端读取完 DataNode 上的块之后会进行 checksum 验证，也就是把客户端读取到本地的块与 HDFS 上的原始块进行校验，如果发现校验结果不一致，客户端会通知 NameNode，然后再从下一个拥有该 block 副本的 DataNode 继续读。

4. HDFS在上传文件的时候，如果其中一个DataNode挂掉怎么办？
  客户端上传文件时会与datanode建立通道，正向发送的是数据包，反向发送的时ack确认。当datanode突然挂掉，客户端收不到ack，客户端会通知namenode，让新的datanode复制副本，将挂掉的datanode作下线处理。

三、mapreduce
mapredu ce：将maptask传给我们的文本内容先转换成string，根据空格将这一行切分成单词，并将单词输出为<k,v>格式传送给reducer，reduce（）汇总各个key的个数，并输出key的总次数。
四、yarn基础架构
yarn是一个资源调度平台，负责为运算程序提供服务器运算资源，相当于一个分布式的操作系统平台。而mapreduce等运算程序相当于运行于操作系统之上的应用程序。

 yarn主要由resourcemanager,nodemanager,applicationmaster和container等组件构成。
 resourcemanager:主要作用是处理客户端请求，监控nodemanager，启动或监控applicationmaster，资源的分配与调度。
 nodemanager：主要作用管理单个节点上的资源，处理来自resourcemanager的命令，处理来自applicationmaster的命令。
 applicationmaster：作用为应用程序申请资源并分配给内部的任务，任务的监控与容错。
 container：container是yarn中的资源抽象，它封装了某个节点上的多维度资源，如内存，cpu,磁盘，网络等。

yarn调度主要有三种，fifo(先进先出)，容量（capacity scheduler）,公平（fair scheduler）。Apache hadoop3.1.3默认的资源调度器是capacity scheduler,cdh默认的调度器是fair scheduler。
容量调度：多队列，每个队列可配置一定的资源聊，每个队列采用FIFO调度策略（多队列）。管理员可以为每个队列设置资源最低保证和资源使用上限（容量保证）。如果一个队列中的资源有剩余，可以暂时共享给那些需要资源的队列，而一旦该队列有新的应用程序提交，则其他队列借调的资源会归还给该队列。支持多用户共享集群和多应用程序同时运行（灵活性）。为防止同一个用户的作业独占队列中的资源，该调度器会对同一用户提交的作业所占资源量进行限定（多租户）。
容器调度算法：（1）从root开始，使用深度优先算法，优先选择资源占用率低的队列分配资源。
（2）作业资源分配：默认按照作业的优先级和提交时间顺序分配资源。
（3）容器资源分配：按照容器的优先级分配资源，如果优先级相同，按照数据本地性原则：①任务和数据在同一节点，任务和数据在同一机架，任务和数据不在同一节点也不在同一机架。
公平调度：支持多队列多作业，管理员可为每个队列设置最低资源和资源使用上限。其他同上。
面试重点：YARN的工作机制，yarn的调度器特点。
调度器特点：相同点支持多队列，可以借资源，支持多用户。
不同点：容量调度器有限满足先进来的任务执行。
公平调度器：在队列里面的任务公平享有队列资源。