HDFS的读写流程

一、hdfs写数据流程

(1)客户端向namenode发出写数据请求,namenode会对用户写权限+写入目录树路径是否存在两者进行校验,校验通过则响应可以上传文件;

(2)客户端请求上传第一个block文件块(128M),请求namenode返回写入的datanode

(3)假设是三副本机制,则namenode会返回dn1、dn2、dn3三个节点,表示可以采用这三个节点存储数据(namenode选取datanode时综合考虑距离最近和负载均衡)

(4)客户端通过FSDataOutputStream模块请求dn1上传数据,dn1收到请求会继续调用dn2,依次dn2调用dn3,三者之间建立Block传输通道完成

(5) dn1、dn2、dn3逐级应答客户端

(6)客户端开始往dn1上传第一个Block,上传时先将数据从磁盘读取放到一个本地内存缓存,以Packet为单位上传至dn1,dn1收到一个packet后沿着通信管道逐级传递至dn2、dn3;dn1每传一个packet会放入一个应答队列等待应答

(7)当一个block传输完成后,客户端再次请求namenode上传block2,重复步骤2-6

二、hdfs读数据流程

(1)客户端向namenode发送请求,namenode校验权限和路径通过后,查询目标文件的元数据,返回其所在的datanode地址

(2)客户端通过FSDataInputStream模块,并综合考虑就近原则和负载均衡,选择一个datanode节点,请求读取数据

(3) datanode传输数据给客户端,并以packet为单位进行校验

(4) 客户端以packet为单位接收,先在本地进行缓存,然后写入目标文件

(5)注意当一个文件在存储的时候不止一个block, 那么在读取的时候时串行读,即读完block1后再读取block2,保证顺序

### HDFS读写流程 #### 写入流程 HDFS 的写入过程是一个复杂的过程,涉及客户端、NameNode 和 DataNode 的交互。以下是详细的描述: 1. **创建文件** 当客户端调用 `FileSystem.create()` 方法时,会触发 DistributedFileSystem 中的 DFSClient 向 NameNode 发送 RPC 求以创建文件[^3]。此操作会在 NameNode 上记录该文件的元数据信息。 2. **获取 Block 分配** 客户端再次向 NameNode 发起求,询问可以存储数据的第一个 block 的位置以及负责存储该 block 的 DataNode 列表。NameNode 返回一组适合的数据节点列表,通常基于机架感知策略选择最优节点组合[^3]。 3. **建立 Pipeline** 客户端与第一个 DataNode 建立连接,并通过它传递到第二个 DataNode,依此类推直到最后一个 DataNode 形成一个 pipeline。这个 pipeline 负责实际的数据流传输[^5]。 4. **数据写入** 数据从客户端按照 packet 大小分块并通过 pipeline 流式传输至各个 DataNode。每个 packet 在发送前会被附加校验和以便后续验证其完整性。当某个 packet 成功复制到所有目标 DataNode 后,这些 DataNode 将返回确认消息给上游 node 直至上游 client 收集齐所有 acks 才能继续下一批 packets 的发送[^5]。 5. **关闭文件** 文件写完成后,客户端通知 NameNode 关闭文件。此时需等待所有 blocks 的所有 packets 都得到确认回复后才会正式结束整个写入流程并释放资源[^5]。 #### 读取流程 相对而言,HDFS 的读取过程较为简单,主要包括以下几个方面: 1. **打开文件** 用户程序通过调用 `FileSystem.open()` 来访问所需文件的内容。同样地,这一动作最终转化为由 DFSClient 对应实现的具体逻辑并向 NameNode 提交查询求定位首个 block 及关联 datanodes 地址信息[^2]。 2. **联系最近 DataNode 获取数据** 根据 name service 给定的结果挑选离自己较近或者负载较低的那个 source 开始下载对应部分资料;如果当前 segment 已经完全加载完毕,则重复上述步骤直至整份文档都被提取出来为止[^2]。 3. **错误处理机制** 如果在读过程中遇到失败情况比如网络中断等问题,则尝试切换其他可用副本重新拉取丢失片段从而保障服务连续性和可靠性[^2]。 ```java // Java Code Example for Reading a File in HDFS Configuration conf = new Configuration(); FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path path = new Path("/example/file.txt"); FSDataInputStream inputStream = fs.open(path); byte[] buffer = new byte[1024]; int bytesRead = inputStream.read(buffer); while (bytesRead > 0) { System.out.println(new String(buffer, 0, bytesRead)); bytesRead = inputStream.read(buffer); } inputStream.close(); fs.close(); ```
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