HDFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)解析.doc

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HDFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)解析 NameNode節(jié)點(diǎn)是就是HDFS的大腦。想了解HDFS文件系統(tǒng)，必須了解大腦結(jié)構(gòu)。 咱們就從NameNode節(jié)點(diǎn)開始。NameNode類中，關(guān)于HDFS文件系統(tǒng)的存儲(chǔ)和管理都交給了FSNamesystem負(fù)責(zé)。下面介紹一下FSNamesystem的邏輯組成和類圖。 1. FSNameSystem層次結(jié)構(gòu) 一些概念 INode: 它用來存放文件及目錄的基本信息：名稱，父節(jié)點(diǎn)、修改時(shí)間，訪問時(shí)間以及UGI信息等。 INodeFile: 繼承自INode，除INode信息外，還有組成這個(gè)文件的Blocks列表，重復(fù)因子，Block大小 INodeDirectory：繼承自INode，此外還有一個(gè)INode列表來組成文件或目錄樹結(jié)構(gòu) Block(BlockInfo)：組成文件的物理存儲(chǔ)，有BlockId，size ，以及時(shí)間戳 BlocksMap: 保存數(shù)據(jù)塊到INode和DataNode的映射關(guān)系 FSDirectory：保存文件樹結(jié)構(gòu)，HDFS整個(gè)文件系統(tǒng)是通過FSDirectory來管理 FSImage：保存的是文件系統(tǒng)的目錄樹 FSEditlog: 文件樹上的操作日志 FSNamesystem: HDFS文件系統(tǒng)管理 這些概念之間的層次關(guān)系: 我們都知道，在NameNode內(nèi)存中存在兩張很重要的映射表： 1. 文件系統(tǒng)的命名空間(文件目錄樹) 主要是 文件和Block映射關(guān)系 (保存在FSDirectory) 2. Block 和 INodeFile & DataNode的映射關(guān)系 (保存在FSNamesystem) 在上圖中，左邊黑線部分是1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的層次關(guān)系；紅線部分是 2 關(guān)系的層次結(jié)構(gòu) (其中block & DataNode這個(gè)共用) 下面詳細(xì)的介紹上圖所表示的關(guān)系： 文件系統(tǒng) FSNamesystem FSNamesystem 主要有兩個(gè)對(duì)象：文件系統(tǒng)(FSDirectory)根節(jié)點(diǎn)rootDir 和BlocksMap映射表 (Block -> { INode, datanodes, self ref } ) 文件系統(tǒng)目錄FSDirectory 保存文件目錄結(jié)構(gòu)(INodeDirectory樹)，實(shí)現(xiàn)FSImage和FSEditLog操作實(shí)現(xiàn)。 INode ( INodeFile & INodeDirectory ) 在HDFS中，無論目錄還是文件，都是INode。INode有兩個(gè)派生類INodeFile和INodeDirectory。 INodeFile是INode文件類，INodeDirectory是INode目錄類。每一 INodeDirectory孩子節(jié)點(diǎn)都是由INodeDirectory目錄或INodeFile文件列表構(gòu)成。這樣就形成了一棵INode樹形結(jié)構(gòu)。 NameNode內(nèi)存中保存著HDFS整個(gè)文件系統(tǒng)形成的樹，這棵樹保存在FSDirectory對(duì)象內(nèi)。 Block & BlocksMap & BlockInfo HDFS物理存儲(chǔ)單元是Block(缺省的Block大小為64M)，每個(gè)Block會(huì)有幾個(gè)副本(缺省是3個(gè))，這些Block都是存儲(chǔ)在不同數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上的。映射關(guān)系保存在BlocksMap。 Block & INodeFile 每個(gè)INodeFile都有一個(gè)Block列表組成。每一個(gè)block有多個(gè)副本(缺省3個(gè)副本), 各副本保存在不同的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上。 這樣在文件與Block和DataNode之間形成一個(gè)映射關(guān)系表。這張關(guān)系表就保存在FSDirectory對(duì)象 . FSImage & FSEditlog(FSDirectory) 由于目錄樹(FSDirectory)在NameNode內(nèi)存中保存，機(jī)器也有掉電的時(shí)候。若只保存在內(nèi)存那勢(shì)必會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失。因此，系統(tǒng)會(huì)周期性的保存文件目錄樹到NameNode本地文件系統(tǒng)，生成FSImage。主要由FSImage和FSEditLog，這兩個(gè)類負(fù)責(zé)目錄樹持久化。 當(dāng) HDFS系統(tǒng)非常龐大時(shí)，F(xiàn)SImage也會(huì)非常大，這樣不能文件系統(tǒng)發(fā)生任何操作時(shí)，就更新到FSImage，所以一段時(shí)間內(nèi)文件系統(tǒng)的操作日志會(huì)記錄到FSEditLog。到一定時(shí)間會(huì)把操作日志FSEditLog同步到FSImage，這樣就形成完整的文件目錄樹。 2. FSNameSystem 主要類關(guān)系圖 這個(gè)類圖可以分成三個(gè)部分 Bock相關(guān)的部分(BlocksMap & BlockInof & Block) INode相關(guān)的部分(INode & INodeDirectory & INodeFile & INodeDirectoryWithQuota) FSImage & FSEditLog (Storage & StorageInfo) 其中 BlockInfo是Block的加強(qiáng)類，增加了INodeFile的引用和DataNode列表 INodeFirectoryWithQuota 是INodeDirectory的增強(qiáng)類，增加了Quota限制功能 從層次關(guān)系圖和類圖中，可以看出FSNamesystem中各數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。了解FSNamesystem, 那么HDFS的文件系統(tǒng)就了解了90%。 my email: hadoop123 at gmail dot com