HDFS文件的写入和读取过程

HDFS文件写入

1. Client 发起文件上传请求, 通过 RPC 与 NameNode 建立通讯
2. NameNode 检查目标文件是否已存在, 父目录是否存在, 返回是否可以上传
3. Client 请求上传第一个 block
4. NameNode 根据配置文件中指定的备份数量及机架感知原理进行文件分配, 返回可用的 DataNode 的地址如(默认备份数量为3)
5. Client 请求 3 台 DataNode 中的一台 A Client 请求 3 台 DataNode 中的一台 A 上传数据（本质上是一个 RPC 调用，建立 pipeline ）, A 收到请求会继续调用 B, 然后 B 调用 C, 将整个 pipeline 建立完成, 后逐级返回 client（本质上是一个 RPC 调用，建立 pipeline ）, A 收到请求会继续调用 B, 然后 B 调用 C, 将整个 pipeline 建立完成, 后逐级返回 client
6. Client 开始往 A 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（默认64K）, A 收到一个 packet 就会传给 B, B 传给 C. A 每传一个 packet 会放入一个应答队列等待应答
7. 数据被分割成一个个 packet 数据包在 pipeline 上依次传输, 在 pipeline 反方向上, 逐个发送 ack（命令正确应答）, 最终由 pipeline 中第一个 DataNode 节点 A 将 pipelineack 发送给 Client
8. 当一个 block 传输完成之后, Client 再次请求 NameNode 上传第二个 block 到服务器

HDFS文件读取

1. Client向NameNode发起RPC请求，来确定请求文件block所在的位置
2. NameNode会视情况返回文件的部分或者全部block列表，对于每个block，NameNode 都会返回含有该 block 副本的 DataNode 地址； 这些返回的 DN 地址会按照集群拓扑结构得出 DataNode 与客户端的距离进行排序，排序两个规则：网络拓扑结构中距离 Client 近的排靠前；心跳机制中超时汇报的 DN 状态为 STALE的排靠后；
3. Client 选取排序靠前的 DataNode 来读取 block，与对应的DataNode建立pipeline读取数据，
4. 数据读取底层上本质是建立 Socket Stream（FSDataInputStream），重复的调用父类 DataInputStream 的 read 方法，直到这个块上的数据读取完毕，当读完列表的 block 后，若文件读取还没有结束，客户端会继续向NameNode 获取下一批的 block 列表(读取完一个 block 都会进行 checksum 验证，如果读取 DataNode 时出现错误，客户端会通知 NameNode，然后再从下一个拥有该 block 副本的DataNode 继续读。)。数据读取的单位是packet(64K)，read 方法是并行的读取 block 信息，不是一块一块的读取；NameNode 只是返回Client请求包含块的DataNode地址，并不是返回请求块的数据
5. 最终读取来所有的 block 会合并成一个完整的最终文件