科技
hdfs(HDFS架构详解!会了这个,hadoop还难理解吗?)

Hadoop是目前大数据领域最主流的一套技术体系,包含了多种技术。

有些朋友可能听说过Hadoop,但是却不太清楚他到底是个什么东西,这篇文章就用大白话给各位阐述一下。

现在问题来了,你不停的往这台服务器的MySQL里放数据,结果数据量越来越大了,超过了2T的大小了,现在咋办?

好,没问题,那咱们搞3台数据库服务器,3个MySQL实例,然后每台服务器都可以2T的数据。

我们来说一下大数据最初级的一个使用场景。假设你有一个电商网站,现在要把这个电商网站里所有的用户在页面和APP上的点击、购买、浏览的行为日志都存放起来分析。

某天早上,你的boss来了。要看一张报表,比如要看每天网站的X指标、Y指标、Z指标,等等,二三十个数据指标。

我跟你打赌,你绝对会写出来一个几百行起步,甚至上千行的超级复杂大SQL。这个SQL,你觉得他能运行在分库分表后的3台MySQL服务器上么?

所以说,大数据的存储和计算压根儿不是靠MySQL来搞的,因此,Hadoop、Spark等大数据技术体系才应运而生。

比如hadoop中的HDFS,就是大数据技术体系中的核心基石,负责分布式存储数据,这是啥意思?别急,继续往下看。

它由很多机器组成,每台机器上运行一个DataNode进程,负责管理一部分数据。

然后有很多台机器,每台机器存储一部分数据!好,HDFS现在可以很好的存储和管理大量的数据了。

这个事情不是你想的那么简单的,HDFS天然就是分布式的技术,所以你上传大量数据,存储数据,管理数据,天然就可以用HDFS来做。

好,你现在用HDFS分布式存储了数据,接着不就是要分布式来计算这些数据了吗?

总之就是写一个大SQL,人家会拆分为很多的计算任务,放到各个机器上去,每个计算任务就负责计算一小部分数据,这就是所谓的分布式计算。

对于上述所说,老规矩,同样给大家来一张图,大伙儿跟着图来仔细捋一下整个过程。

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二、HDFS的NameNode架构原理

NameNode有一个很核心的功能:管理整个HDFS集群的元数据,比如说文件目录树、权限的设置、副本数的设置,等等。

此时他会先跟NameNode通信,说:大哥,我想创建一个新的文件,他的名字叫“/usr/hive/warehouse/access_20180101.log”,大小是1TB,你看行不?

这个文件目录树不就是HDFS非常核心的一块元数据,维护了HDFS这个分布式文件系统中,有哪些目录,有哪些文件,对不对?

这可坑爹了,你把重要的元数据都放在内存里,万一NameNode不小心宕机了可咋整?元数据不就全部丢失了?

没关系,我们来看看HDFS优雅的解决方案。

每次NameNode重启的时候,把edits log里的操作日志读到内存里回放一下,不就可以恢复元数据了?

但是问题又来了,那edits log如果越来越大的话,岂不是每次重启都会很慢?因为要读取大量的edits log回放恢复元数据!

每次Active NameNode(主节点)修改一次元数据都会生成一条edits log,除了写入本地磁盘文件,还会写入JournalNodes集群。

然后每隔一段时间,Standby NameNode都把自己内存里的文件目录树写一份到磁盘上的fsimage,这可不是日志,这是完整的一份元数据。这个操作就是所谓的checkpoint检查点操作。

然后Active NameNode继续接收修改元数据的请求,再写入edits log,写了一小会儿,这里可能就几十行修改日志而已!

然后把新的edits log里少量的几十行的修改日志回放到内存里就ok了!

此外,大家看看上面这张图,现在咱们有俩NameNode。

  • 一个是主节点对外提供服务接收请求
  • 另外一个纯就是接收和同步主节点的edits log以及执行定期checkpoint的备节点。

所以呢,如果Active NameNode挂了,是不是可以立马切换成Standby NameNode对外提供服务?

接下来大家再想想,HDFS客户端在NameNode内存里的文件目录树,新加了一个文件。

很简单,把1TB的大文件拆成N个block,每个block是128MB。1TB = 1024GB = 1048576MB,一个block是128MB,那么就是对应着8192个block。

但是问题又来了,那如果这个时候1台机器宕机了,不就导致80个block丢失了?

它会默认给每个block搞3个副本,一模一样的副本,分放在不同的机器上,如果一台机器宕机了,同一个block还有另外两个副本在其他机器上呢!

这下子,你往HDFS上传一个1TB的大文件,可以高枕无忧了吧!

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OK,上面就是大白话加上一系列手绘图,给大家先聊聊小白都能听懂的Hadoop的基本架构原理。


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