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HDFS HDFS_09_HDFS写入数据流程

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1. HDFS写入数据流程 ⭐️

HDFS写入数据流程是指：用户存储数据到 HDFS 上

1.1 宏观流程

客户端有一个文件：

• 名称为：user.log
• 大小为 ：258MB

现在需要把文件 user.log 上传到 HDFS

具体宏观步骤是：

1. 发送上传文件请求给 HDFS （上传命令：hdfs dfs -put user.log /huoborn），HDFS 接收到客户端的请求，并且判断上传命令的准确性。
2. RPC 远程调用 NameNode 的 create() 方法。
3. 调用 NameNode 的 create() 方法之后，NameNode 会检查请求用户是否有权限进行上传 *** 作。
4. NameNode 的 create() 方法开始验证请求是否可以通过
   • 如果请求不通过，抛出异常
   • 如果请求通过，返回成功，并且会创建该文件的映射（entry对象）对象到 NameNode 的本地磁盘上
5. 请求结果返回给客户端
   • 如果结果为 false ，请求不通过，禁止上传。
   • 如果结果为 true，请求通过，给客户端创建一个输出流FSDataOutPutStream
6. 客户端把文件拆分成数据块，开始上传，先询问 NameNode， Block1 应该存放在哪个 DataNode 上
7. 返回 Block1 与 DataNode 的映射信息给客户端，告诉客户端 Block1 存放在哪个 DataNode 上
8. 根据返回的信息，存储 Block1 到对应 DataNode，并且让 HDFS 创建 DataNode 管道（通过Socket连接管道）
   • 把 Block1 拆分为更小的存储单元 Packet（64K）
   • Packet 像水流一样经过管道传输到 DataNode 上
   • 直到 Block1 拆分成的 Packet 全部传输到 DataNode 上，并且 DataNode 上对应的 Packet 又重新组成 Block1
   • 关闭为 Block1 创建的管道，开始准备传输 Block2
9. 客户端询问 NameNode， Block2 应该存放在哪个 DataNode 上
10. 返回 Block2 与 NameNode 的映射信息给客户端，告诉客户端 Block1 存放在哪个 DataNode 上
11. 根据返回的信息，存储 Block2 到对应 DataNode，并且让 HDFS 创建 DataNode 管道（通过Socket连接管道）
    • 把 Block2 拆分为更小的存储单元 Packet（64K）
    • Packet 像水流一样经过管道传输到 DataNode 上
    • 直到 Block2 拆分成的 Packet 全部传输到 DataNode 上，并且 DataNode 上对应的 Packet 又重新组成 Block2
    • 关闭为 Block2 创建的管道，开始准备传输 Block3
12. 依次重复，知道全部的数据块都存储到对应的 DataNode 上
13. 集群启动之后，NameNode 的文件映射（entry对象）对象删除 数据块与 DataNode 的信息，该消息不保存到 NameNode 的本地磁盘上，而是根据心跳机制动态变换。

1.2 微观流程

客户端有一个文件：

• 名称为：user.log
• 大小为 ：258MB

现在需要把文件 user.log 上传到 HDFS

具体微观步骤是：

1. 文件user.log 被 IO 读取到内存

2. user.log 被读成更小的单元 chunk（512 bytes）、checksum（4 bytes）

3. 一个chunk（512 bytes）和一个checksum（4 bytes）组合和在一起
   

4. 127个==chunk（512 bytes）、checksum（4 bytes）==对被封装成 Packet（64KB）

5. Packet 是要被发到对应的 DataNode上，但是生产 Packet 速度与发送给 DataNode 速度不对等，为了防止 Packet堵塞，把 Packet 放到队列上，队列的特性是先进先出。这里是类似于生产者-消费者模式。
   

6. 为了防止 Packet传输出错，HDFS 有一个 DataStreamer

7. Packet 开始发送到对应的 DataNode 上

8. DataStreamer 开始工作

   • DataStreamer 从 DataQueue队列 拿出一个 Packet

   • DataStreamer 把拿到的 Packet 会备份一份，然后把其中一份发给输出流，这个 Packet 会发到 DataNode1 上

   • DataStreamer 把另一份 Packet 挂载到 AckQueue队列 上

9. 当 DataNode（第n个）接收到Packet，之后，DataNode（第n个）会给DataNode（第n-1个）一个ACk应答，然后这个应答会一直往前面的 DataNode 传送直到被ResponseProcess接收，ResponseProcess接收之后就会删除挂载到AckQueue队列上面与这个应答相对应的Packet。同样的，当DataNode（第3个）接收到Packet4之后，DataNode（第3个）会给DataNode（第2个）一个ACK应答，DataNode（第2个）会给DataNode（第1个）一个ACK应答，DataNode（第1个）会告诉ResponseProcess，Packet4已经被接受，这个时候ResponseProcess就会被挂载到 AckQueue队列上面的Packet4删除

10. 如果 Packet5 传输错误，那么挂载到 AckQueue队列 上的 Packet5 就会被 DataStreamer 转移到 DataQueue队列 的头部，然后DataStreamer 继续备份一份 Packet5 ，一份发送给输出流重新再一次给 DataNode 传输 Packet5 ，一份暂时挂载到 AckQueue队列 上

11. 直到对应的 DataNode 上积累了 128MB 的Packet（数据块大小默认是128MB），这样就完成了一个数据块的传输，接着传输下一波数据块

12. 重复以上步骤，chunk+checksum组成Packet发送给对应的DataNode ，直到对应的每个 DataNode 又积累了 128MB 的Packet（数据块大小默认是128MB），这样就又完成了一个数据块的传输。

13. 重复，直到数据块全部传输完成

补充：

如果传输过程当中，有一个DataNode出现故障，那么其他的DataNode就会代替出现故障的DataNode继续接收Packte，接收完毕之后，剩余的DataNode与NameNode进行心跳，NN知道哪个DataNode出现故障之后就会做出对应的措施

下期讲解 HDFS_10_Packet......