数据块大小

理论上，磁盘传输速率越快，则块应该越大。因为磁盘传输速率变快，则传输时间变短，而传输时间和块的寻址时间要满足一个固定的比率，则应维持原来的传输时间，只有把块加大。

数据块过小：则寻址时间超出了传输的时间，不够经济；

数据块过大：则传输时间太长，程序的io时间耗费过多。

问题：128M是指所有的数据块长度都是128M吗？

错。就是说块的最大长度是128M，如果文件再超出这个长度，就要另外分配一个块。

写数据流程

1）客户端通过Distributed FileSystem模块向NameNode请求上传文件，NameNode检查目标文件是否已存在，父目录是否存在。

2）NameNode返回是否可以上传。

3）客户端请求第一个 Block上传到哪几个DataNode服务器上。

4）NameNode返回3个DataNode节点，分别为dn1、dn2、dn3。（距离，负载）

5）客户端通过FSDataOutputStream模块请求dn1上传数据，dn1收到请求会继续请求dn2，然后dn2请求dn3，将这个通信管道建立完成。

6）dn1、dn2、dn3逐级应答客户端。

7）客户端开始往dn1上传第一个Block（先从磁盘读取数据放到一个本地内存缓存），以Packet为单位，dn1收到一个Packet就会传给dn2，dn2传给dn3；dn1每传一个packet会放入一个应答队列等待应答，应答成功之后才会将packet删除。

8）当一个Block传输完成之后，客户端再次请求NameNode上传第二个Block的服务器。（重复执行3-7步）。

网络拓扑-结点距离计算

在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。那么这个最近距离怎么计算呢？

距离 = 两个结点到达共同祖先的距离之和。

共同祖先有：机架，集群，数据中心。

读数据流程

1）客户端通过Distributed FileSystem向NameNode请求下载文件，NameNode通过查询元数据，找到文件块所在的DataNode地址。

2）挑选一台DataNode（就近原则，然后随机）服务器，请求读取数据。

3）DataNode开始传输数据给客户端（从磁盘里面读取数据输入流，以Packet为单位来做校验）。

4）客户端以Packet为单位接收，先在本地缓存，然后写入目标文件。

NN和2NN工作机制

思考：NameNode中的元数据是存储在哪里的？

首先，我们做个假设，如果存储在NameNode节点的磁盘中，因为经常需要进行随机访问，还有响应客户请求，必然是效率过低。因此，元数据需要存放在内存中。但如果只存在内存中，一旦断电，元数据丢失，整个集群就无法工作了。因此产生在磁盘中备份元数据的FsImage。

这样又会带来新的问题，当在内存中的元数据更新时，如果同时更新FsImage，就会导致效率过低，但如果不更新，就会发生一致性问题，一旦NameNode节点断电，就会产生数据丢失。因此，引入Edits文件(只进行追加操作，效率很高)。每当元数据有更新或者添加元数据时，修改内存中的元数据并追加到Edits中。这样，一旦NameNode节点断电，可以通过FsImage和Edits的合并，合成元数据。

但是，如果长时间添加数据到Edits中，会导致该文件数据过大，效率降低，而且一旦断电，恢复元数据需要的时间过长。因此，需要定期进行FsImage和Edits的合并，如果这个操作由NameNode节点完成，又会效率过低。因此，引入一个新的节点SecondaryNamenode，专门用于FsImage和Edits的合并。

NN和2NN工作机制，如图3-14所示。

. 第一阶段：NameNode启动

（1）第一次启动NameNode格式化后，创建Fsimage和Edits文件。如果不是第一次启动，直接加载编辑日志和镜像文件到内存。

（2）客户端对元数据进行增删改的请求。

（3）NameNode记录操作日志，更新滚动日志。

（4）NameNode在内存中对数据进行增删改。

第二阶段：Secondary NameNode工作

        （1）Secondary NameNode询问NameNode是否需要CheckPoint。直接带回NameNode是否检查结果。

        （2）Secondary NameNode请求执行CheckPoint。

        （3）NameNode滚动正在写的Edits日志。

        （4）将滚动前的编辑日志和镜像文件拷贝到Secondary NameNode。

        （5）Secondary NameNode加载编辑日志和镜像文件到内存，并合并。

        （6）生成新的镜像文件fsimage.chkpoint。

        （7）拷贝fsimage.chkpoint到NameNode。

        （8）NameNode将fsimage.chkpoint重新命名成fsimage。

DataNode工作机制

1）一个数据块在DataNode上以文件形式存储在磁盘上，包括两个文件，一个是数据本身，一个是元数据包括数据块的长度，块数据的校验和，以及时间戳。

2）DataNode启动后向NameNode注册，通过后，周期性（1小时）的向NameNode上报所有的块信息。

3）心跳是每3秒一次，心跳返回结果带有NameNode给该DataNode的命令如复制块数据到另一台机器，或删除某个数据块。如果超过10分钟没有收到某个DataNode的心跳，则认为该节点不可用。（心跳帧：DataNode->NameNode）

4）集群运行中可以安全加入和退出一些机器。