Hadoop框架：HDFS读写机制与API详解
一、读写机制
1、数据写入
- 客户端访问NameNode请求上传文件；
- NameNode检查目标文件和目录是否已经存在；
- NameNode响应客户端是否可以上传；
- 客户端请求NameNode文件块Block01上传服务位置；
- NameNode响应返回3个DataNode节点；
- 客户端通过输入流建立DataNode01传输通道；
- DataNode01调用DataNode02，DataNode02调用DataNode03，通信管道建立完成；
- DataNode01、DataNode02、DataNode03逐级应答客户端。
- 客户端向DataNode01上传第一个文件块Block；
- DataNode01接收后传给DataNode02，DataNode02传给DataNode03;
- Block01传输完成之后，客户端再次请求NameNode上传第二个文件块；
2、数据读取
- 客户端通过向NameNode请求下载文件；
- NameNode查询获取文件元数据并返回；
- 客户端通过元数据信息获取文件DataNode地址；
- 就近原则选择一台DataNode服务器，请求读取数据；
- DataNode传输数据返回给客户端；
- 客户端以本地处理目标文件；
二、基础API案例
1、基础演示接口
public interface HdfsFileService {
// 创建文件夹
void mkdirs(String path) throws Exception ;
// 文件判断
void isFile(String path) throws Exception ;
// 修改文件名
void reName(String oldFile, String newFile) throws Exception ;
// 文件详情
void fileDetail(String path) throws Exception ;
// 文件上传
void copyFromLocalFile(String local, String path) throws Exception ;
// 拷贝到本地：下载
void copyToLocalFile(String src, String dst) throws Exception ;
// 删除文件夹
void delete(String path) throws Exception ;
// IO流上传
void ioUpload(String path, String local) throws Exception ;
// IO流下载
void ioDown(String path, String local) throws Exception ;
// 分块下载
void blockDown(String path, String local1, String local2) throws Exception ;
}
2、命令API用法
@Service
public class HdfsFileServiceImpl implements HdfsFileService {
@Resource
private HdfsConfig hdfsConfig ;
@Override
public void mkdirs(String path) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、创建目录
fileSystem.mkdirs(new Path(path));
// 3、关闭资源
fileSystem.close();
}
@Override
public void isFile(String path) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、判断文件和文件夹
FileStatus[] fileStatuses = fileSystem.listStatus(new Path(path));
for (FileStatus fileStatus : fileStatuses) {
if (fileStatus.isFile()) {
System.out.println("文件:"+fileStatus.getPath().getName());
}else {
System.out.println("文件夹:"+fileStatus.getPath().getName());
}
}
// 3、关闭资源
fileSystem.close();
}
@Override
public void reName(String oldFile, String newFile) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、修改文件名
fileSystem.rename(new Path(oldFile), new Path(newFile));
// 3、关闭资源
fileSystem.close();
}
@Override
public void fileDetail(String path) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、读取文件详情
RemoteIterator<LocatedFileStatus> listFiles =
fileSystem.listFiles(new Path(path), true);
while(listFiles.hasNext()){
LocatedFileStatus status = listFiles.next();
System.out.println("文件名："+status.getPath().getName());
System.out.println("文件长度："+status.getLen());
System.out.println("文件权限："+status.getPermission());
System.out.println("所属分组："+status.getGroup());
// 存储块信息
BlockLocation[] blockLocations = status.getBlockLocations();
for (BlockLocation blockLocation : blockLocations) {
// 块存储的主机节点
String[] hosts = blockLocation.getHosts();
for (String host : hosts) {
System.out.print(host+";");
}
}
System.out.println("==============Next==============");
}
// 3、关闭资源
fileSystem.close();
}
@Override
public void copyFromLocalFile(String local, String path) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、执行上传操作
fileSystem.copyFromLocalFile(new Path(local), new Path(path));
// 3、关闭资源
fileSystem.close();
}
@Override
public void copyToLocalFile(String src,String dst) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、执行下载操作
// src 服务器文件路径 ; dst 文件下载到的路径
fileSystem.copyToLocalFile(false, new Path(src), new Path(dst), true);
// 3、关闭资源
fileSystem.close();
}
@Override
public void delete(String path) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、删除文件或目录 是否递归
fileSystem.delete(new Path(path), true);
// 3、关闭资源
fileSystem.close();
}
@Override
public void ioUpload(String path, String local) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、输入输出流
FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(local));
FSDataOutputStream fos = fileSystem.create(new Path(path));
// 3、流对拷
IOUtils.copyBytes(fis, fos, configuration);
// 4、关闭资源
IOUtils.closeStream(fos);
IOUtils.closeStream(fis);
fileSystem.close();
}
@Override
public void ioDown(String path, String local) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、输入输出流
FSDataInputStream fis = fileSystem.open(new Path(path));
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(local));
// 3、流对拷
IOUtils.copyBytes(fis, fos, configuration);
// 4、关闭资源
IOUtils.closeStream(fos);
IOUtils.closeStream(fis);
fileSystem.close();
}
@Override
public void blockDown(String path,String local1,String local2) throws Exception {
readFileSeek01(path,local1);
readFileSeek02(path,local2);
}
private void readFileSeek01(String path,String local) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、输入输出流
FSDataInputStream fis = fileSystem.open(new Path(path));
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(local));
// 3、部分拷贝
byte[] buf = new byte[1024];
for(int i =0 ; i < 1024 * 128; i++){
fis.read(buf);
fos.write(buf);
}
// 4、关闭资源
IOUtils.closeStream(fos);
IOUtils.closeStream(fis);
fileSystem.close();
}
private void readFileSeek02(String path,String local) throws Exception {
// 1、获取文件系统
Configuration configuration = new Configuration();
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(hdfsConfig.getNameNode()),
configuration, "root");
// 2、输入输出流
FSDataInputStream fis = fileSystem.open(new Path(path));
// 定位输入数据位置
fis.seek(1024*1024*128);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(local));
// 3、流拷贝
IOUtils.copyBytes(fis, fos, configuration);
// 4、关闭资源
IOUtils.closeStream(fos);
IOUtils.closeStream(fis);
fileSystem.close();
}
}
3、合并切割文件
cat hadoop-2.7.2.zip.block1 hadoop-2.7.2.zip.block2 > hadoop.zip
三、机架感知
Hadoop2.7的文档说明
第一个副本和client在一个节点里，如果client不在集群范围内，则这第一个node是随机选取的；第二个副本和第一个副本放在相同的机架上随机选择；第三个副本在不同的机架上随机选择，减少了机架间的写流量，通常可以提高写性能,机架故障的概率远小于节点故障的概率，因此该策略不会影响数据的稳定性。
四、网络拓扑
HDFS写数据的过程中，NameNode会选择距离待上传数据最近距离的DataNode接收数据，基于机架感知，NameNode就可以画出上图所示的datanode网络拓扑图。D1,R1都是交换机，最底层是datanode。
Distance(/D1/R1/N1,/D1/R1/N1)=0 相同的节点
Distance(/D1/R1/N1,/D1/R1/N2)=2 同一机架下的不同节点
Distance(/D1/R1/N1,/D1/R2/N1)=4 同一IDC下的不同datanode
Distance(/D1/R1/N1,/D2/R3/N1)=6 不同IDC下的datanode
