HDFS 架构

HDFS 架构

HDFS 涉及两个重要进程:NameNode、DataNode。
他们一般都部署单独部署在不同服务器上,运行 NameNode 的服务器是主服务器,运行 DataNode 的服务器是从服务器。主服务器只有一个,从服务器有多个。
这种一主多从的架构基本适用于所有分布式系统或框架。可重复使用的架构方案叫作架构模式,一主多从可谓是大数据领域的最主要的架构模式。主服务器只有一台,掌控全局。从服务器有很多台,负责具体的事情。这样很多台服务器可以有效组织起来,对外表现出一个统一又强大的存储计算能力。

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  • DataNode

DataNode 负责文件数据的存储和读写操作,HDFS 将文件数据分割成若干数据块(Block),每个 DataNode 存储一部分数据块,这样文件就分布存储在整个 HDFS 服务器集群中。应用程序客户端(Client)可以并行对这些数据块进行访问,从而使得 HDFS 可以在服务器集群规模上实现数据并行访问,极大地提高了访问速度。

这里的并行访问貌似只存在于不同文件之间,同一文件的数据块是同步访问。

在实践中,HDFS 集群的 DataNode 服务器会有很多台,一般在几百台到几千台这样的规模,每台服务器配有数块磁盘,整个集群的存储容量大概在几 PB 到数百 PB。

  • NameNode

NameNode 负责整个分布式文件系统的元数据(MetaData)管理,也就是文件路径名、数据块的 ID 以及存储位置等信息,相当于操作系统中文件分配表(FAT)的角色。HDFS 为了保证数据的高可用,会将一个数据块复制为多份(默认3份),并将多份相同的数据块存储在不同的机架的服务器上。这样当有磁盘损坏,或者某个 DataNode 服务器宕机,甚至某个交换机宕机时,系统能通过其备份的数据块进行查找。

数据块越多,占用其内存越多。

处理客户端的请求。

客户端:与HDFS 打交道,写入或读取 HDFS 上的文件的程序。

剖析文件上传

客户端向 HDFS 上传文件。

剖析文件读取

客户端向 HDFS 读取文件。

剖析NameNode与SecondaryNameNode之间的配合

HDFS 的一些配置项

问题

Zookeeper 如何在HDFS使用的

像 NameNode 这样主从服务器管理同一份数据的场景,如果从服务器错误地以为主服务器宕机而接管集群管理,会出现主从服务器一起对 DataNode 发送指令,进而导致集群混乱,也就是所谓的“脑裂”。这也是这类场景选举主服务器时,引入 ZooKeeper 的原因。

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