以前有人問我,"我放了一個 *.avi在linux服務器上,你確定找不到嘻嘻"。登上去發現etc文件夾大了好幾個G。。。。
你4不4撒,你爲何不把avi切成多塊,放到不一樣服務器上,這誰能發現呢??
上面開個玩笑,hdfs實際上不是讓咱們看成網盤來使用的。
● 設計思想java
○ 分而治之:將大文件、大批量文件,分佈式存放在大量服務器上,以便於採起分而治之的方式對海量數據進行運算分析。
● 在大數據系統中做用:node
○ 爲各種分佈式運算框架(如:mapreduce,spark,tez,....)提供數據存儲服務
● 重點概念:文件切塊,副本存放,元數據linux
首先,它是一個文件系統,用於存儲文件,經過統一的命名空間--目錄樹來定位文件
其次,它是分佈式的,由不少服務器聯合起來實現其功能,集羣中的服務器有各自的角色;web
5.HDFS是設計成適應一次寫入,屢次讀出的場景,且不支持文件的修改
(注:適合用來作數據分析,並不適合用來作網盤應用,由於,不便修改,延遲大,網絡開銷大,成本過高)redis
對於HDFS的shell操做能夠說懂linux基本操做的都能玩兩下,無非是在前面加上(hadoop fs -),後面加上操做的文件或目錄
功能:輸出這個命令參數手冊shell
功能:顯示目錄信息
示例: hadoop fs -ls hdfs://hadoop-server01:9000/
備註:這些參數中,全部的hdfs路徑均可以簡寫
-->hadoop fs -ls / 等同於上一條命令的效果apache
功能:從本地剪切到hdfsapi
示例: hadoop fs -moveFromLocal /home/hadoop/a.txt /aaa/bbb/cc/dd緩存
功能:從hdfs剪切粘貼到本地服務器
示例:hadoop fs -moveToLocal /aaa/bbb/ccc/dd/b.txt /home/hadoop/a.txt
功能:追加一個文件到已經存在的文件末尾
示例: hadoop fs -appendToFile ./hello.txt /hello.txt
功能:顯示文件內容
示例:hadoop fs -cat /hello.txt
功能:顯示一個文件的末尾
示例:hadoop fs -tail /weblog/access_log.1
功能:以字符形式打印一個文件的內容
示例:hadoop fs -text /weblog/access_log.1
功能:linux文件系統中的用法同樣,操做文件的所屬權限
示例:hadoop fs -chmod 666 /hello.txt
hadoop fs -chown someuser:somegrp /hello.txt
功能:從本地複製文件到hdfs路徑去
示例:hadoop fs -copyFromLocal ./jdk.tar.gz /aaa/
功能:從hdfs拷貝到本地
示例: hadoop fs -coptToLocal /aaa/jdk.tar.gz
功能:從hdfs的一個路徑拷貝hdfs的另外一個路徑
示例:hadoop fs -cp /aaa/jdk.tar.gz /bbb/jdk.tar.gz.2
功能:在hdfs目錄中移動文件
示例:hadoop fs -mv /aaa/jdk.tar.gz /
功能:等同於copyToLocal,就是從hdfs下載文件到本地
示例:hadoop fs -get /aaa/jdk.tar.gz
功能:合併下載多個文件
示例:好比hdfs的目錄/aaa/下有多個文件:log.1,log.2,log.3,....
hadoop fs -getmerge /aaa/log.* ./log.sum
功能:等同於copyFromLocal
示例:hadoop fs -put /aaa/jdk.tar.gz /bbb/jdk.tar.gz.2
功能:刪除文件或文件夾
示例:hadoop fs -rm -r /aaa/bbb/
功能:刪除空目錄
示例:hadoop fs -rmdir /aaa/bbb/ccc
功能:統計文件系統的可用空間信息
示例:hadoop fs -df -h /
功能:統計文件夾的大小信息
示例:hadoop fs -du -s -h /aaa/*
功能:統計一個指定目錄下的文件節點數量
示例:hadoop fs -count /aaa/
功能:設置hdfs中文件的副本數量
示例:hadoop fs -setrep 3 /aaa/jdk.tar.gz
<這裏設置的副本數只是記錄在namenode的元數據中,是否真的會有這麼多副本,還得看datanode的數量>
hdfs dfsadmin -report
(工做機制的學習主要是爲加深對分佈式系統的理解,以及加強遇到各類問題時的分析解決能力,造成必定的集羣運維能力)
注:不少不是真正理解hadoop技術體系的人會經常以爲HDFS可用於網盤類應用,但實際並不是如此。要想將技術準確用在恰當的地方,必須對技術有深入的理解。
4.2.1客戶端要向HDFS寫數據,首先要跟namenode通訊以確承認以寫文件並得到接收文件block的datanode,而後客戶端按順序將文件逐個block傳遞給相應datanode,==並由接收到block的datanode負責向其餘datanode複製block的副本。==
這裏說明文件的切割是在客戶端實現的,而不是NameNode。文件的傳輸也是由客戶端傳到指定datanode上,副本由datanode傳給其餘datanode。
客戶端將要讀取的文件路徑發給namenode,namenode獲取文件的元信息(主要是block的存放位置信息)返回給客戶端,客戶端根據返回的信息找到相應datanode逐個獲取文件的block並在==客戶端進行數據追加合併從而得到整個文件。==
學習目標:理解namenode的工做機制尤爲是元數據管理機制,以加強對HDFS工做原理的理解,及培養hadoop集羣運營中"性能調優"、"namenode"故障問題的分析解決能力
。。。。。。。
諸如此類問題的回答,都須要基於對namenode自身的工做原理的深入理解。
NAMENODE職責: 負責客戶端請求的響應 元數據的管理(查詢、修改)
namenode對數據的管理採用了三種存儲形式: 內存元數據(NameSystem) 磁盤元數據鏡像文件(fsimage) 數據操做日誌文件(edits.xml)可經過日誌運算出元數據
A、內存中有一份完整的元數據(內存meta data) B、磁盤有一個"準完整"的元數據鏡像(fsimage)文件(在namenode的工做目錄中) C、用於銜接內存metadata和持久化元數據鏡像fsimage之間的操做日誌(edits文件)
==注:當客戶端對hdfs中的文件進行新增或者修改操做,操做記錄首先被記入edits日誌文件中,當客戶端操做完成後,相應的元數據會更新到內存meta.data中。==
可經過hdfs的一個工具來查看edits中的信息
hdfs oev -i edits -o edits.xml
hdfs oiv -i fsimage_0000000087 -p XML -o fsimage.xml
inputfile: 要查看的fsimage文件
outputfile: 用於保存格式化以後的文件 process: 使用什麼進程解碼,XML|Web|...
每隔一段時間(30分鐘),會由secondary namenode將namenode上積累的全部edits(edits文件會當即滾動一次,以便checkpoint的是最新的操做)和一個最新的fsimage下載到本地(通常只在第一次checkpoint時下載,後面checkpont,secondary namenode中已經有最新的fsimage),並加載到內存進行merge,而後dump成新的image文件,上傳給namenode,而後在namenode重命名爲fsimage(這個過程稱爲checkpoint)
checkpoint操做的觸發條件配置參數
dfs.namenode.checkpoint.check.period=60 #每60秒檢查,是否須要checkpoint dfs.namenode.checkpoint.dir=file://${hadoop.tmp.dir}/dfs/namesecondary #以上兩個參數作checkpoint操做時,secondary namenode的本地工做目錄 dfs.namenode.checkpoint.edits.dir=${dfs.namenode.checkpoint.dir} dfs.namenode.checkpoint.max-retries=3 #最大重試次數 dfs.namenode.checkpoint.period=3600 #兩次checkpoint之間的時間間隔3600秒 dfs.namenode.checkpoint.txns=1000000 #兩次checkpoint之間最大的操做記錄
namenode和secondary namenode的工做目錄存儲結構徹底相同,因此,==當namenode故障退出須要從新恢復時,能夠從secondary namenode的工做目錄將fsimage拷貝到namenode的工做目錄,以恢復namenode的元數據(namenode啓動時會加載fsimage)。==
在第一次部署好Hadoop集羣的時候,咱們須要在NameNode(NN)節點上格式化磁盤: ==hdfs namenode -format== 格式化完成以後,將會在$dfs.name.dir/current目錄下以下的文件結構 current/ |-- VERSION |-- edits_* |-- fsimage_00000000008547077 |-- fsimage_00000000008547077.md5 | -- seen_txid
其中的dfs.namenode.dir是在hdfs-site.xml文件中配置的,默認值以下:
<property> <name>dfs.name.dir</name> <value>file://${hadoop.tmp.dir}/dfs/name</value> </property>
hadoop.tmp.dir是在core-site.xml中配置的,默認值以下
<property> <name>hadoop.tmp.dir</name> <value>/tmp/hadoop-${user.name}</value> <description>A base for other temporary directories.</description> </property>
dfs.namenode.name.dir屬性能夠配置多個目錄,如/data1/dfs/name,/data2/dfs/name,/data3/dfs/name,....。各個目錄存儲的文件結構和內容都徹底同樣,至關於備份,這樣作的好處是當其中一個目錄損壞了,也不會影響到Hadoop的元數據,特別是當其中一個目錄是NFS(網絡文件系統 Network File System,NFS) 之上,即時你這臺機器損壞了,元數據也獲得保存。
一、VERSION文件是Java屬性文件,內容大體以下:
#Fri Nov 15 19:47:46 CST 2013namespaceID=934548976clusterID=CID-cdff7d73-93cd-4783-9399-0a22e6dce196cTime=0storageType=NAME_NODEblockpoolID=BP-893790215-192.168.24.72-1383809616115layoutVersion=-47
其中
(1)、namespaceID是文件系統的惟一標識符,==在文件系統首次格式化以後生成的;== (2)、storageType說明這個文件存儲的是什麼進程的數據結構信息(若是是DataNode,storageType=DATA_NODE); (3)、cTime表示NameNode存儲的建立時間,因爲個人NameNode沒有更新過,因此這裏的記錄值爲0,之後對NameNode升級以後,cTime將會記錄更新時間戳; (4)、layoutVersion表示HDFS永久性數據結構的版本信息,只要數據結構變動,版本號也要遞減,此時的HDFS也須要升級,不然磁盤仍舊是使用舊版本的數據結構,這會致使新版本的NameNode沒法使用 (5)、clusterID是系統生成或手動指定的集羣ID,在-clusterid選項中可使用它:以下說明
a、使用以下命令格式化一個Namenode: $HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -format [-clusterid <cluster_id>] 選擇一個惟一的cluster_id,而且這個cluster_id不能與環境中其餘集羣有衝突。若是沒有提供cluster_id,則會自動生成一個惟一的ClusterID。 b、使用以下命令格式化其餘Namenode: $HADOOP_HOME/bin/hdfs -format -clusterId <cluster_id> c、升級集羣至最新版本。在升級過程當中須要提供一個ClusterID,例如: $HADOOP_PREFIX_HOME/bin/hdfs start namenode --config $HADOOP_CONF_DIR -upgrade -clusterId <cluster_ID> 若是沒有提供ClusterID,則會自動生成一個ClusterID。
(6)、blockpoolID:是針對每個Namespace所對應的blockpool的ID,上面的這個BP-893790215-192.168.24.72-1383809616115就是在個人server1的namespace下的存儲塊池的ID,==這個ID包括了其對應的NameNode節點的ip地址。==
二、$dfs.namenode.name.dir/current/seen_txid很是重要,是存放transactionId的文件,format以後是0,==它表明的是namenode裏面的edits_*文件的尾數==,==namenode重啓的時候,會按照seen_txid的數字,循序從頭跑edits_00000001~到seen_txid的數字。因此當你的hdfs發生異常重啓的時候,必定要比對seen_txid內的數字是否是你edits最後的尾數,否則會發生創建namenode時metaData的資料有缺乏,致使誤刪Datanode上多餘Block的資訊。==
三、$dfs.namenode.name.dir/current目錄下在format的同時也會生成fsimage和edits文件,及其對應的md5校驗文件。
補充:seen_txid
文件中記錄的是edits滾動的序號,每次重啓namenode時,namenode就知道要將哪些edits進行加載。
問題場景:
一、集羣容量不夠,怎麼擴容?
二、若是有一些datanode宕機,該怎麼辦?
三、datanode明明已啓動,可是集羣中的可用datanode列表中就是沒有,怎麼辦?
以上這類問題的解答,有賴於對datanode工做機制的深入理解。
存儲管理用戶的文件塊數據 按期向namenode彙報自身所持有的block信息(經過心跳信息上報) (這點很重要,由於當集羣發生某些block副本失效時,集羣如何恢復block初始副本數量的問題)
<property> <name>dfs.blockreport.intervalMsec</name> <value>3600000</value> <description>Determines blockreporting interval in milliseconds.</description> </property>
datanode進程死亡或者網絡故障形成datanode沒法與namenode通訊,==namenode不會當即把該節點斷定爲死亡,要通過一段時間,這段時間暫稱做超時時長。HDFS默認的超時時長爲10分鐘+30秒==。若是定義超時時間爲timeout,則超時時長的計算公式爲: ==timeout = 2 * heartbeat.recheck.interval + 10 * dfs.heartbeat.interval。== 而默認的heartbeat.recheck.interval大小爲5分鐘,dfs.heartbeat.interval默認爲3秒總共爲10分鐘+30秒 須要注意的是hdfs-site.xml配置文件的heart.recheck.interval的單位爲毫秒,dfs.heartbeat.interval的單位爲秒。因此舉個例子,若是heartbeat.recheck.interval設置爲5000(毫秒),dfs.heartbeat.interval設置爲3(秒,默認),則總的超時時間爲40秒。
$hadoop.temp.dir/dfs/data/current/BP-193442119-192.168.2.120-1432457733977/current/finalized <property> <name>heartbeat.recheck.interval</name> <value>5000</value> </property> <property> <name>dfs.heartbeat.interval</name> <value>3</value> </property>
上傳一個文件,觀察文件的block具體的物理存放狀況: 在每一臺datanode機器上的這個目錄能找到文件的切塊:
hdfs在生產應用中主要是客戶端的開發,==其核心步驟是從hdfs提供的api中構造一個HDFS的訪問客戶對象,而後經過該客戶端對象操做(增刪改查)HDFS上的文件==
<dependency> <groupId>org.apache.hadoop</groupId> <artifactId>hadoop-client</artifactId> <version>2.6.1</version> </dependency>
在java中操做hdfs,首先要得到一個客戶端實例
Configuration conf = new Configuration(); FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
==而咱們的操做目標是HDFS,因此獲取到的fs對象應該是DistributedFileSystem的實例;==
get方法是從何處判斷具體實例化哪一種客戶端類呢? --------從conf中的一個參數fs.defaultFS的配置值判斷;
若是咱們的代碼中沒有指定fs.defaultFS,而且工程classpath下也沒有給定相應的配置,conf中的默認值就來自於hadoop的jar包中的core-default.xml,==默認值爲: file:///,則獲取的將不是一個DistributedFileSystem的實例,而是一個本地文件系統的客戶端對象。==
public class HdfsClient { FileSystem fs = null; @Before public void init() throws Exception { // 構造一個配置參數對象,設置一個參數:咱們要訪問的hdfs的URI // 從而FileSystem.get()方法就知道應該是去構造一個訪問hdfs文件系統的客戶端,以及hdfs的訪問地址 // new Configuration();的時候,它就會去加載jar包中的hdfs-default.xml // 而後再加載classpath下的hdfs-site.xml Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.defaultFS", "hdfs://hdp-node01:9000"); /** * 參數優先級: 一、客戶端代碼中設置的值 二、classpath下的用戶自定義配置文件 三、而後是服務器的默認配置 */ conf.set("dfs.replication", "3"); // 獲取一個hdfs的訪問客戶端,根據參數,這個實例應該是DistributedFileSystem的實例 // fs = FileSystem.get(conf); // 若是這樣去獲取,那conf裏面就能夠不要配"fs.defaultFS"參數,並且,這個客戶端的身份標識已是hadoop用戶 fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://server1:9000"), conf, "hadoop"); } /** * 往hdfs上傳文件 * * @throws Exception */ @Test public void testAddFileToHdfs() throws Exception { // 要上傳的文件所在的本地路徑 Path src = new Path("/home/redis-recommend.zip"); // 要上傳到hdfs的目標路徑 Path dst = new Path("/aaa"); fs.copyFromLocalFile(src, dst); fs.close(); } /** * 從hdfs中複製文件到本地文件系統 * * @throws IOException * @throws IllegalArgumentException */ @Test public void testDownloadFileToLocal() throws IllegalArgumentException, IOException { fs.copyToLocalFile(new Path("/jdk8.tar.gz"), new Path("/home")); fs.close(); } @Test public void testMkdirAndDeleteAndRename() throws IllegalArgumentException, IOException { // 建立目錄 fs.mkdirs(new Path("/a1/b1/c1")); // 刪除文件夾 ,若是是非空文件夾,參數2必須給值true fs.delete(new Path("/aaa"), true); // 重命名文件或文件夾 fs.rename(new Path("/a1"), new Path("/a2")); } /** * 查看目錄信息,只顯示文件 * * @throws IOException * @throws IllegalArgumentException * @throws FileNotFoundException */ @Test public void testListFiles() throws FileNotFoundException, IllegalArgumentException, IOException { // 思考:爲何返回迭代器,而不是List之類的容器 //由於若是集羣中有成千上萬的文件,放入集合中很損耗性能。而返回一個迭代器,則無需將所有文件一次性返回。要取哪一個文件再去訪問HDFS獲取 RemoteIterator<LocatedFileStatus> listFiles = fs.listFiles(new Path("/"), true); while (listFiles.hasNext()) { LocatedFileStatus fileStatus = listFiles.next(); System.out.println(fileStatus.getPath().getName()); System.out.println(fileStatus.getBlockSize()); System.out.println(fileStatus.getPermission()); System.out.println(fileStatus.getLen()); //獲取該文件的塊信息 BlockLocation[] blockLocations = fileStatus.getBlockLocations(); for (BlockLocation bl : blockLocations) { System.out.println("block-length:" + bl.getLength() + "--" + "block-offset:" + bl.getOffset()); String[] hosts = bl.getHosts(); for (String host : hosts) { System.out.println(host); } } } } /** * 查看文件及文件夾信息 * * @throws IOException * @throws IllegalArgumentException * @throws FileNotFoundException */ @Test public void testListAll() throws FileNotFoundException, IllegalArgumentException, IOException { FileStatus[] listStatus = fs.listStatus(new Path("/")); String flag = "d--"; for (FileStatus fstatus : listStatus) { if (fstatus.isFile()) flag = "f--"; System.out.println(flag + fstatus.getPath().getName()); } }}
==注意:listFiles和listStatus的區別。listFiles能夠遞歸遍歷全部文件,而listStatus只能查看某一目錄下的文件和文件夾。==
7.4.2 經過流的方式訪問hdfs
/** * 相對那些封裝好的方法而言的更底層一些的操做方式 * 上層那些mapreduce spark等運算框架,去hdfs中獲取數據的時候,就是調的這種底層的api * @author * */ public class StreamAccess { FileSystem fs = null; @Before public void init() throws Exception { Configuration conf = new Configuration(); fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://server1:9000"), conf, "hadoop"); } /** * 經過流的方式上傳文件到hdfs * @throws Exception */ @Test public void testUpload() throws Exception { FSDataOutputStream outputStream = fs.create(new Path("/hello.txt"), true); FileInputStream inputStream = new FileInputStream("/home/hello.txt"); IOUtils.copy(inputStream, outputStream); } @Test public void testDownLoadFileToLocal() throws IllegalArgumentException, IOException{ //先獲取一個文件的輸入流----針對hdfs上的 FSDataInputStream in = fs.open(new Path("/jdk8.tar.gz")); //再構造一個文件的輸出流----針對本地的 FileOutputStream out = new FileOutputStream(new File("/home/jdk.tar.gz")); //再將輸入流中數據傳輸到輸出流 IOUtils.copyBytes(in, out, 4096); } /** * hdfs支持隨機定位進行文件讀取,並且能夠方便地讀取指定長度 * 用於上層分佈式運算框架併發處理數據 * @throws IllegalArgumentException * @throws IOException */ @Test public void testRandomAccess() throws IllegalArgumentException, IOException{ //先獲取一個文件的輸入流----針對hdfs上的 FSDataInputStream in = fs.open(new Path("/hello.txt")); //能夠將流的起始偏移量進行自定義 in.seek(22); //再構造一個文件的輸出流----針對本地的 FileOutputStream out = new FileOutputStream(new File("/home/hello.line.2.txt")); IOUtils.copyBytes(in,out,19L,true); } /** * 顯示hdfs上文件的內容 * @throws IOException * @throws IllegalArgumentException */ @Test public void testCat() throws IllegalArgumentException, IOException{ FSDataInputStream in = fs.open(new Path("/hello.txt")); IOUtils.copyBytes(in, System.out, 1024); } }