HDFS

背景:为了进行大数据平台的选型及各配置优化,开展了针对平台选优的测试,因此积累了一些对于大数据平台的认识,今天进行梳理和复习。

      怎么理解HDFS呢?英文:Hadoop Distributed File System,大数据分布式文件系统。还比较难理解?那就暂时理解成NFS,在集群中的一台机器上的文件,其他的节点均可以访问到。

一、hdfs的优点

1、高容错性

      运行在大量普通廉价机器上,数据自动保存多个副本。它通过增加副本的形式,提高容错性。

      某一个副本丢失以后,它可以自动恢复,默认是三副本,可以在配置文件中进行修改,在我被测的系统中,副本的保存存在一个机架感知特性,会将副本存到不同的三个机架,提高容灾能力。


2、适合批处理

      它是通过移动计算而不是移动数据。它会把数据位置暴露给计算框架。

   【 HDFS中有一个概念叫做本地读(短路读),意思是如果计算所需的数据在本地也有一份,会优先读取本地的数据。再加上之前的存储是三副本形式,将计算移动的同时,具有本地读的特性会更加加快处理效率。】 

3、适合大数据处理

      处理数据达到 GB、TB、甚至PB级别的数据。能够处理百万规模以上的文件数量,数量相当之大。

【HDFS不适合存储小文件(这里的小文件是指小于HDFS系统的Block大小的文件,默认64M,可在hdfs-site.xml中进行修改,这种参数的修改就是所谓的调优。),因为namenode中存储着数据实际存储在datanode中的位置信息,如果小文件过多,它会占用 NameNode大量的内存来存储文件、目录和块信息。这样是不可取的,因为NameNode的内存总是有限的。另外小文件存储的寻道时间会超过读取时间,它违反了HDFS的设计目标。】

4、数据一致性

     一次写入,多次读取。文件一旦写入不能修改,只能追加。它能保证数据的一致性。

【hdfs提供了上传文件的接口,hdfs dfs -put localpath  hdfspath,然而却没有提供修改文件的api,这也就保证了数据的一致性】

二、hdfs的原理(摘取自博客)


     HDFS架构包含三个部分:(NameNode,DateNode,Client)

     NameDode:用于存储、生成文件系统的元数据、运行一个实例。

    DataNode:用于存储实际的数据,将自己管理的数据块上报给NameNode。

    Client:支持业务访问HDFS,从NameNode,DateNode获取数据返回给业务。

     在一个集群中有两个namenode互为主备,有多个datanode,以上两个进程可以部署在相同的机器上。

1、HDFS数据写入流程

(1)业务应用调用HDFS Client提供的API创建文件,请求写入。

(2)HDFS Client联系NameNode,NameNode在元数据中创建文件节点。

(3)业务应用调用write API写入文件。

(4)HDFS Client收到业务数据后,从NameNode获取到数据块编号、位置信息后,联系DateNode,并将要写入数据的DateNode建立起流水线。完成后,客户端再通过自有协议写入数据到DateNode1,再由DateNode1复制到NateNode2,DateNode3.

(5)写完的数据,将返回确认信息给HDFS Client。

(6)所有数据确认完成后,业务调用HDFS CLient关闭文件。

(7)业务调用close,flush后HDFS Client联系NameNode,确认数据写完成,NameNode持久化元数据。

2、HDFS数据读取流程

 (1)业务调用HDFS Client提供的API打开文件。

   (2)HDFS Client 联系 NmaeNode,获取到文件信息(数据块、DateNode位置信息)。

   (3)业务应用调用read API读取文件。

    (4)HDFS Client根据从NmaeNode获取到的信息,联系DateNode,获取相应的数据块。(Client采用就近原则读取数据,本地读)。

    (5)HDFS Client会与多个DateNode通讯获取数据块。

    (6)数据读取完成后,业务调用close关闭连接。

三、hdfs不适用的场合

上面介绍了HDFS的优势,当然 HDFS 也有它的劣势,并不适合所有的场合:

1、低延时数据访问

比如毫秒级的来存储数据,这是不行的,它做不到。

     它适合高吞吐率的场景,就是在某一时间内写入大量的数据。但是它在低延时的情况下是不行的,比如毫秒级以内读取数据,这样它是很难做到的。

2、小文件存储

     原因不在赘述。

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