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HDFS的體系框架是Master/Slave結(jié)構(gòu)，一個(gè)典型的HDFS通常由單個(gè)NameNode和多個(gè)DataNode組成。NameNode是一個(gè)中心服務(wù)器，負(fù)責(zé)文件系統(tǒng)的名字空間的操作，比如打開(kāi)、關(guān)閉、重命名文件或目錄，它負(fù)責(zé)維護(hù)文件路徑到數(shù)據(jù)塊的映射，數(shù)據(jù)塊到DataNode的映射，以及監(jiān)控DataNode的心跳和維護(hù)數(shù)據(jù)塊副本的個(gè)數(shù)。集群中的DataNode一般是一個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)，負(fù)責(zé)管理它所在節(jié)點(diǎn)上的存儲(chǔ)。HDFS暴露了文件系統(tǒng)的名字空間，用戶能夠以文件的形式在上面存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。從內(nèi)部看，一個(gè)文件其實(shí)被分成一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊，這些塊存儲(chǔ)在一組DataNode上。DataNode負(fù)責(zé)處理文件系統(tǒng)客戶端的讀寫(xiě)請(qǐng)求。在NameNode的統(tǒng)一調(diào)度下進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的創(chuàng)建、刪除和復(fù)制。  
所有對(duì)目錄樹(shù)的更新和文件名和數(shù)據(jù)塊關(guān)系的修改，都必須能夠持久化，文件在HDFS中存儲(chǔ)圖如圖2： 
 


圖2  文件在HDFS中的存儲(chǔ)圖 
HDFS涉及到NameNode、DataNode和客戶端們之間的交互。本質(zhì)上，客戶端與NameNode通訊是通過(guò)獲取或者修改文件的元數(shù)據(jù)，與 DataNode進(jìn)行實(shí)際的I/O操作。如圖3所示，在HDFS中有三個(gè)重要的角色：NameNode、DataNode和Client，其中Client就是需要獲取分布式文件系統(tǒng)文件的應(yīng)用程序。 
這里通過(guò)三個(gè)操作來(lái)說(shuō)明他們之間的交互關(guān)系 
(l)文件寫(xiě)入。首先Client向NameNode發(fā)起文件寫(xiě)入的請(qǐng)求，NameNode根據(jù)文件大小和文件塊配置情況，返回給Client它所管理部分DataNode的信息。Client將文件劃分為多個(gè)Block，根據(jù)DataNode的地址信息，按順序?qū)懭氲矫恳粋€(gè)DataNode塊中。 
(2)文件讀取。Client向NameNode發(fā)起文件讀取的請(qǐng)求，NameNode返回文件存儲(chǔ)的DataNode的信息。Client根據(jù)返回的信息讀取DataNode上的文件信息。 
(3)文件Block復(fù)制。NameNode發(fā)現(xiàn)部分文件的Block不符合最小復(fù)制數(shù)或者部分DataNode失效，通知DataNode相互復(fù)制Block。DataNode收到通知后開(kāi)始直接相互復(fù)制。 
 

圖3  HDFS結(jié)構(gòu)圖

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