第二章 HDFS大数据分布式存储

• 2.1 HDFS 的基本特征

  • 1.大规模数据分布存储

    • 基于大量分布节点上的本地文件系统。

  • 2.流式访问

    • 批量处理数据

      • 提高数据吞吐率

  • 3.容错

    • 正确处理故障，确保数据处理继续进行，且不丢失数据。

  • 4.简单的文件模型

    • 一次写入，多次读取。

    • 支持在文件末端追加数据，不支持在文件位置任意修改。

  • 5.数据块存储模式

    • 默认数据块64MB

  • 6.跨平台兼容性

    • 采用JAVA语言，支持JVM的机器都可以运行HDFS。

• 2.2 HDFS的存储架构及组件

  • 2.2.1 HDFS的存储架构

    • 采用经典的主从架构 4个部分组成

      • Client （客户端）

        • DataNode （数据节点)

          • NameNode （名称节点）

            • SecondaryNameNode （第二名称节点）

    • 一个HDFS集群由一个名称节点和一定数量的数据节点组成。

    • 名称节点和数据节点共同协调完成分布式的文件存储服务。

  • 2.2.2 数据块

    • 传统的文件系统

      • 为提高磁盘读写效率，一般以数据块为单位，而不是以字节为单位，数据块是磁盘读写的最小单位。

      • 文件系统的数据块大小通常是几千字节，而磁盘的数据块大小通常是512B。

    • HDFS

      • 这里的数据块是一个更大的单元，Hadoop 2.x版本默认的数据块大小是128MB。

      • 如同单一磁盘的文件系统中的文件，HDFS中的文件被分解成数据块大小的若干数据块，独立保存在各单元。

      • HDFS使用数据块的好处

        • 文件存储不受单一磁盘大小限制。

          • 集群的若干磁盘共同存储。

        • 简化存储系统的存储过程。

          • 数据块大小固定，简单计算给定磁盘上存储数据块个数。

  • 2.2.3 DataNode

    • 定义

      • 一个数据节点运行一个数据节点进程。

      • 可作为服务器接收来自客户端访问处理数据块读写请求。

      • 通过心跳消息定时向名称节点发送所存储的文件信息。

    • 作用

      • 管理所在节点上的数据存储。

  • 2.2.4 NameNode

    • 定义

      • 名称节点是一个中心服务器

    • 作用

      • 管理文件系统的命名空间和元数据

      • 管理客户端对文件的访问

    • 保存文件系统的3种元数据

      • （1）命名空间，即HDFS的目录结构。

      • （2）数据块与文件名的映射表。

      • （3）每个数据块副本的位置信息，每一个数据块默认有3个副本。

    • 元数据信息

      • （1）文件的owership和permission。

      • （2）文件包含哪些数据块。

      • （3）数据块保存在哪个DataNode（由DataNode启动时上报）上。

  • 2.2.5 SecondaryNameNode

    • 备份NameNode的元数据，以便失效恢复。

    • 周期性（周期的长短可配置）保存

  • 2.2.6 心跳消息 （Heartbeat）

    • 名称节点周期向管理的各数据节点发送心跳消息，收到心跳消息的数据节点回复。

  • 2.2.7 客户端

    • 严格来讲，客户端（代表用户）并不能算是HDFS的一部分

    • 是用户和HDFS通信的渠道之一，部署的HDFS都会提供客户端。

    • 为用户提供了一种与Linux中的Shell类似的方式访问 HDFS的数据。

    • 支持常见的操作，如打开、读取、写入等

    • 通过与NameNode 和DataNode 交互来访问HDFS中的文件。

  • 2.3 HDFS的Shell 操作

    • 适用

      • （1)hadoop fs：适用于任何不同的文件系统，例如本地文件系统和HDFS。

      • （2)hadoop dfs：只适用于HDFS。

      • （3)hdfs dfs：与hadoop dfs命令一样，也只适用于HDFS。

    • 2.3.1查看命令的使用方法

      • 启动Hadoop

        • cd /usr/local/hadoop

        • ./sbin/start-dfs.sh

      • 关闭Hadoop

        • ./sbin/stop-dfs.sh

      • 查看支持的操作

        • cd /usr/local/hadoop

        • ./bin/hdfs dfs

      • 查看某命令的用法

        • 例如，查cp命令的用法

        • ./bin/hafs dfs -help cp

    • 2.3.2 HDFS常用的Shell 操作

      • 1.创建目录——mkdir 命令

        • hdfs dfs -mkdir [-p] <path>

        • -p参数表示创建目录时先检查路径是否存在，如果不存在，则创建相应的各级目录。

      • 2.列出指定目录下的内容——ls命令

        • hdfs dfs -ls -d -h -R

        • -d:将目录显示为普通文件。

        • -h:使用便于操作人员读取的单位信息格式。

        • -R:递归显示所有子目录的信息。

      • 3.上传文件——put命令

        • ./bin/hdfs dfs -put [-f] [-p]

        • 功能：将单个 localsrc或多个localsrc从本地文件系统上传到HDFS中。

        • -p:保留访问和修改时间、所有权和权限。

        • -f:覆盖目标文件（如果已经存在）。

      • 4.从HDFS中下载文件到本地文件系统——get命令

        • ./bin/hdfs dfs -get input/myLocalFile.txt /home/hadoop/下载

      • 5.复制文件——cp命令

        • hdfs dfs -cp URI[URI...] <dst>

      • 6.查看文件内容——cat命令

        • hafs dfs -cat URI[URI...]

      • 7.在HDFS目录中移动文件——mv命令

        • hdfs dfs -mv URI（URI...)

      • 8、显示文件大小——du命令

        • hdfs dfs -du /user/hadoop/input

      • 9.追加文件内容——appendToFile命令

        • hdfs dfs -appendToFile

        • △注意：HDFS不能对文件进行修改，但可以进行追加。

      • 10.从本地文件系统中复制文件到HDFS——copyFromLocal命令

        • hats afs -copyFromtocal

      • 11.从HDFS中复制文件到本地文件系统—copyToLocal命令

        • hdfs dfs -copyTolocal input/mylocalFile.txt /home/hadoop/LocalFile100.txt

      • 12.从HDFS中删除文件和目录——rm命令

        • .bin/hdfs dfs -rm -r /input

        • -r:表示删除input 目录及其子目录下的所有内容。

    • 2.3.3 HDFS的管理员命令

      • HDFS 命令分为用户命令（dfs等）、管理员命令（dfsadmin等）。

      • 管理员命令（dfsadmin）

        • 一个多任务的工具，用于获取HDFS的状态信息，以及在HDFS上执行一系列管理操作，调用方式为“hdfs dfsadmin-具体的命令”。

        • 1.查看文件系统的基本信息和统计信息——report命令

          • 查看HDFS状态，比如有哪些DataNode、每个DataNode的情况

          • hdfs dfsadmin -report

        • 2.安全模式——safemode命令

          • 进入

            • hdfs dfsadmin -safemode enter

          • 离开

            • hdfs dfsadmin -safemode leave