HDFS的读写流程

本文详细解析了HDFS的读写操作流程,包括客户端如何请求上传文件至Namenode,Namenode如何分配DataNode进行数据存储,以及DataNode间的数据传输过程。同时,也阐述了客户端读取文件时,Namenode如何定位DataNode位置,以及DataNode向客户端传输数据的具体步骤。

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HDFS的读写流程

1、HDFS的写操作

在这里插入图片描述
1、客户端向namenode请求上传文件,namenode检查目标文件是否已存在,父父目录是否存在

2、namenode返回是否可以上传

3、客户端请求第一个block上传到哪几个DataNode服务器上

namenode返回3个DataNode节点,分别为dn1,dn2,dn3

4、客户端请求dn1上传数据,dn1收到请求之后会继续调用dn2,dn2调用dn3,将这个通信管道建立完成

5、dn1,dn2,dn3逐级应答客户端,客户端开始往dn1上传第一个block,(先从磁盘读取数据放到一个本地内存缓存),以packet为单位,dn1收到一个packet就会传给dn2,dn2传给dn3;dn1每传一个packet会放入一个应答队列等待应答

当一个block传输完成之后,客户端再次请求namenode上传第二个block的服务器。

2、HDFS的读流程

在这里插入图片描述
1、客户端向namenode请求读取一个文件,namenode通过查询元数据,找到哦啊文件块所在的DataNode地址

2、挑选一台DataNode(就近原则,然后随机)服务器,请求读取数据

3、DataNode开始传输数据给客户端从磁盘里面读取数据放入流,以packet为单位来做校验)。

4、客户端以packet为单位接收,先在本地缓存,然后写入目标文件。

### HDFS读写流程 #### 流程 HDFS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 请求以创建文件[^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 发起请求,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 提交查询请求定位首个 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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