HDFS源码分析DataXceiver之读数据块

本文深入探讨了HDFS DataNode的DataXceiver组件如何处理读取数据块的请求。通过opReadBlock()方法,解析OpReadBlockProto消息协议,并详细介绍了readBlock()方法的步骤,包括权限检查、数据流包装、构造BlockSender及发送数据块的过程。后续文章将进一步分析BlockSender的工作机制。

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         在《HDFS源码分析DataXceiver之整体流程》一文中我们知道,无论来自客户端还是其他数据节点的请求达到DataNode时,DataNode上的后台线程DataXceiverServer均为每个请求创建一个单独的后台工作线程来处理,这个工作线程就是DataXceiver。并且,在线程DataXceiver处理请求的主方法run()方法内,会先读取操作符op,然后根据操作符op分别调用相应的方法进行请求的处理。而决定什么样的操作符op该调用何种方法的逻辑,则是在DataXceiver线程父类Receiver的processOp()方法中实现的,代码如下:

  /** Process op by the corresponding method. */
  protected final void processOp(Op op) throws IOException {
	
	// 通过调用相应的方法处理操作符
    switch(op) {
    case READ_BLOCK:// 读数据块调用opReadBlock()方法
      opReadBlock();
      break;
    case WRITE_BLOCK:// 写数据块调用opWriteBlock()方法
      opWriteBlock(in);
      break;
    case REPLACE_BLOCK:// 替换数据块调用opReplaceBlock()方法
      opReplaceBlock(in);
      break;
    case COPY_BLOCK:// 复制数据块调用REPLACE()方法
      opCopyBlock(in);
      break;
    case BLOCK_CHECKSUM:// 数据块检验调用opBlockChecksum()方法
      opBlockChecksum(in);
      break;
    case TRANSFER_BLOCK:// 移动数据块调用opTransferBlock()方法
      opTransferBlock(in);
      break;
    case REQUEST_SHORT_CIRCUIT_FDS:
      opRequestShortCircuitFds(in);
      break;
    case RELEASE_SHORT_CIRCUIT_FDS:
      opReleaseShortCircuitFds(in);
      break;
    case REQUEST_SHORT_CIRCUIT_SHM:
      opRequestShortCircuitShm(in);
      break;
    default:
      throw new IOException("Unknown op " + op + " in data stream");
    }
  }
        接下来的几篇文章,我们将依次为大家介绍读数据块、写数据块、替换数据块、复制数据块、移动数据块等具体数据读写请求的处理。

        那么今天,我们首先来看下第一种数据读写请求--读数据块READ_BLOCK,它是通过调用opReadBlock()方法完成的,我们先看下这个方法的代码:

  /** Receive OP_READ_BLOCK */
  private void opReadBlock() throws IOException {
    
	// 解析输入流,得到读数据块消息协议OpReadBlockProto,即proto
	OpReadBlockProto proto = OpReadBlockProto.parseFrom(vintPrefixed(in));
    
	// 创建TraceScope类型的traceScope
	TraceScope traceScope = continueTraceSpan(proto.getHeader(),
        proto.getClass().getSimpleName());
    
    try {
    	
      // 调用readBlock()方法,完成读数据块操作
      // 从读数据块消息协议OpReadBlockProto中分别获得需要读取的数据块block、访问令牌blockToken、客户端名称clientName、数据块读取的起始偏移量blockOffset、
      // 数据读取的长度length、是否发送块校验sendChecksum、缓存策略CachingStrategy类型的
第1章 HDFS 1 1.1 HDFS概述 1 1.1.1 HDFS体系结构 1 1.1.2 HDFS基本概念 2 1.2 HDFS通信协议 4 1.2.1 Hadoop RPC接口 4 1.2.2 流式接口 20 1.3 HDFS主要流程 22 1.3.1 HDFS客户端读流程 22 1.3.2 HDFS客户端写流程 24 1.3.3 HDFS客户端追加写流程 25 1.3.4 Datanode启动、心跳以及执行名字节点指令流程 26 1.3.5 HA切换流程 27 第2章 Hadoop RPC 29 2.1 概述 29 2.1.1 RPC框架概述 29 2.1.2 Hadoop RPC框架概述 30 2.2 Hadoop RPC的使用 36 2.2.1 Hadoop RPC使用概述 36 2.2.2 定义RPC协议 40 2.2.3 客户端获取Proxy对象 45 2.2.4 服务器获取Server对象 54 2.3 Hadoop RPC实现 63 2.3.1 RPC类实现 63 2.3.2 Client类实现 64 2.3.3 Server类实现 76 第3章 Namenode(名字节点) 88 3.1 文件系统树 88 3.1.1 INode相关类 89 3.1.2 Feature相关类 102 3.1.3 FSEditLog类 117 3.1.4 FSImage类 138 3.1.5 FSDirectory类 158 3.2 数据管理 162 3.2.1 Block、Replica、BlocksMap 162 3.2.2 数据副本状态 167 3.2.3 BlockManager类(done) 177 3.3 数据节点管理 211 3.3.1 DatanodeDescriptor 212 3.3.2 DatanodeStorageInfo 214 3.3.3 DatanodeManager 217 3.4 租约管理 233 3.4.1 LeaseManager.Lease 233 3.4.2 LeaseManager 234 3.5 缓存管理 246 3.5.1 缓存概念 247 3.5.2 缓存管理命令 247 3.5.3 HDFS集中式缓存架构 247 3.5.4 CacheManager类实现 248 3.5.5 CacheReplicationMonitor 250 3.6 ClientProtocol实现 251 3.6.1 创建文件 251 3.6.2 追加写文件 254 3.6.3 创建新的数据 257 3.6.4 放弃数据 265 3.6.5 关闭文件 266 3.7 Namenode的启动和停止 268 3.7.1 安全模式 268 3.7.2 HDFS High Availability 276 3.7.3 名字节点的启动 301 3.7.4 名字节点的停止 306 第4章 Datanode(数据节点) 307 4.1 Datanode逻辑结构 307 4.1.1 HDFS 1.X架构 307 4.1.2 HDFS Federation 308 4.1.3 Datanode逻辑结构 310 4.2 Datanode存储 312 4.2.1 Datanode升级机制 312 4.2.2 Datanode磁盘存储结构 315 4.2.3 DataStorage实现 317 4.3 文件系统数据集 334 4.3.1 Datanode上数据副本的状态 335 4.3.2 BlockPoolSlice实现 335 4.3.3 FsVolumeImpl实现 342 4.3.4 FsVolumeList实现 345 4.3.5 FsDatasetImpl实现 348 4.4 BlockPoolManager 375 4.4.1 BPServiceActor实现 376 4.4.2 BPOfferService实现 389 4.4.3 BlockPoolManager实现 396 4.5 流式接口 398 4.5.1 DataTransferProtocol定义 398 4.5.2 Sender和Receiver 399 4.5.3 DataXceiverServer 403 4.5.4 DataXceiver 406 4.5.5 读数据 408 4.5.6 写数据(done) 423 4.5.7 数据替换、数据拷贝和读数据校验 437 4.5.8 短路读操作 437 4.6 数据扫描器 437 4.6.1 DataBlockScanner实现 438 4.6.2 BlockPoolSliceScanner实现 439 4.7 DirectoryScanner 442 4.8 DataNode类的实现 443 4.8.1 DataNode的启动 444 4.8.2 DataNode的关闭 446 第5章 HDFS客户端 447 5.1 DFSClient实现 447 5.1.1 构造方法 448 5.1.2 关闭方法 449 5.1.3 文件系统管理与配置方法 450 5.1.4 HDFS文件与操作方法 451 5.1.5 HDFS文件读写方法 452 5.2 文件读操作与输入流 452 5.2.1 打开文件 452 5.2.2 读操作――DFSInputStream实现 461 5.3 文件短路读操作 481 5.3.1 短路读共享内存 482 5.3.2 DataTransferProtocol 484 5.3.3 DFSClient短路读操作流程 488 5.3.4 Datanode短路读操作流程 509 5.4 文件写操作与输出流 512 5.4.1 创建文件 512 5.4.2 写操作――DFSOutputStream实现 516 5.4.3 追加写操作 543 5.4.4 租约相关 546 5.4.5 关闭输出流 548 5.5 HDFS常用工具 549 5.5.1 FsShell实现 550 5.5.2 DFSAdmin实现 552
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