Hadoop源码分析五hdfs架构原理剖析

1、 hdfs架构

在中出现了与hdfs相关的数个服务。

如果在hadoop配置时写的配置文件不同，启动的服务也有所区别

按照中的配置，会启动以下服务：namenode、journalnode、datanode、zkfc。其关系如图：

从图中可以看出namenode是绝对的中心节点，所有的节点都会和它进行交互。图中namenode有两台，一台为active，另一台为standby。其中active是正常提供namenode服务，standby不对外提供服务，它负责及时同步active的数据，并在active故障的时候转换为active继续提供服务。

namenode的下方是三台datanode。

datanode负责存储集群中的数据，并向namenode汇报其存储数据的情况。

namenode左右两边的是两个zkfc。

它负责的是namenode的故障转移，在active的namenode故障的时候，由zkfc将standby的namenode转换为active。zkfc上方连接的是zookeeper，它对namenode的故障转移是依靠zookeeper来实现的。

namenode的上方是三台journalnode集群。

journalnode负责存储namenode的日志文件，由active的namenode向journalnode写入，standby的namenode不会向journalnode写日志，standby主要会从其中读取日志文件。

注意，这里的日志文件不是普通的运行日志，而是namenode的操作日志。例如，客户端向hdfs上传了一个文件，这时namenode会执行一系列操作来完成这次上传，而这些操作连同操作方式与操作内容一起写到操作日志中(journalnode中)，通过这些操作日志可以还原这次上传操作。

2、 namenode介绍

namenode作为hdfs的核心，它主要的作用是管理文件的元数据

元数据主要包括三类：文件的命名空间、文件与块的对应关系、块的存储位置。

文件与块的对应关系中的块

是由于hdfs在存储文件的时候并不是将整个文件将存储在某一台datanode上，而是将文件按照指定的大小切割成一定数量的块。

namenode负责管理hdfs的元数据

这意味着所有与hdfs相关的操作都需要与namenode进行交互。这样namenode的速度就不能太慢，所以namenode将元数据存储在内存中。但是数据不能只存储在内存中，所以这时需要将数据持久化到硬盘中。

namenode的数据持久化，采用了一种日志加快照的方式

日志即上文提到的操作日志，快照即将内存中的数据状态直接序列化到硬盘。在安装集群的时候会先格式化namenode，这时便会创建一个快照文件，名为fsimage。然后在namenode运行的时候它会将操作日志写入到fsimage文件所在的文件夹中。这里根据配置的不同写入的路径有所不同。如果使用中的配置，这个日志文件还会被写到journalnode中。

最后还会有一个程序读取这个快照文件和日志文件

将数据恢复到最新的状态，然后再更新原来的快照文件。下一次再读取快照和日志文件的时候就只读最新的文件。这里的程序会根据配置的不同有所区别，按照中的配置来说，是standby的namenode。这里为什么不直接使用active的namenode执行更新fsimage文件，而是使用standby的namenode先读取active的日志，然后再重演一遍操作日志恢复数据再由standby的namenode更新fsimage文件。这是因为更新fsimage操作很费时间，由active的namenode执行会导致整个集群不可用。

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