HDFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是怎樣的

hdfs（hadoop Distributed File System）是一種分布式文件系統(tǒng)，旨在存儲(chǔ)和管理大規(guī)模數(shù)據(jù)集。它采用主從（Master/Slave）架構(gòu)，由一個(gè)NameNode和多個(gè)DataNode構(gòu)成。以下是HDFS文件系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)及其組成部分：

1. NameNode：

   • 職責(zé)：NameNode充當(dāng)HDFS的核心節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)管理文件系統(tǒng)的命名空間以及客戶端對(duì)文件的訪問。它記錄了文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)，包括文件和目錄的層級(jí)關(guān)系、文件的塊分配詳情等。
   • 存儲(chǔ)方式：NameNode利用兩種文件形式保存元數(shù)據(jù)：
     • fsimage：用于保存文件系統(tǒng)的靜態(tài)快照。
     • edits：記錄自上一次fsimage保存之后的所有變更操作。
   • 運(yùn)行機(jī)制：NameNode的所有操作均在內(nèi)存中執(zhí)行，從而提升效率。盡管數(shù)據(jù)在內(nèi)存中持久化，但存在斷電丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

2. DataNode：

   • 作用：DataNode是HDFS中的存儲(chǔ)單元，負(fù)責(zé)實(shí)際數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)。每個(gè)DataNode管理其所在機(jī)器上的數(shù)據(jù)塊，并定時(shí)向NameNode報(bào)告存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)塊狀態(tài)。
   • 數(shù)據(jù)交互：當(dāng)客戶端請(qǐng)求讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)時(shí)，會(huì)經(jīng)由NameNode獲取數(shù)據(jù)塊的具體位置信息，隨后直接與DataNode交互。DataNode還承擔(dān)數(shù)據(jù)的復(fù)制與容錯(cuò)任務(wù)，保障數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。

3. Secondary NameNode：

   • 功能：Secondary NameNode并非作為NameNode的備用節(jié)點(diǎn)，而是協(xié)助NameNode完成元數(shù)據(jù)的整合與檢查點(diǎn)操作。它周期性地從NameNode提取元數(shù)據(jù)快照，并合并這些快照以減少NameNode的壓力。
   • 工作流程：Secondary NameNode按期從NameNode拉取最新的fsimage與edits文件，在本地整合生成新的fsimage，并將更新后的fsimage發(fā)送回NameNode。

4. 數(shù)據(jù)塊（Block）：

   • 存儲(chǔ)模式：HDFS將文件分割成固定大小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行存儲(chǔ)，一般為128MB。這些數(shù)據(jù)塊分散儲(chǔ)存在不同DataNode上，同時(shí)每個(gè)數(shù)據(jù)塊會(huì)有多份副本（默認(rèn)為3份），增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性和容錯(cuò)能力。

5. 副本分布策略：

   • HDFS運(yùn)用機(jī)架感知策略優(yōu)化副本的分布位置，確保副本位于不同的機(jī)架上，這不僅提升了數(shù)據(jù)的可靠性，還優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用。

6. 客戶端：

   • 客戶端借助HDFS提供的接口與NameNode和DataNode溝通，實(shí)現(xiàn)文件的創(chuàng)建、讀取、刪除等功能。

HDFS的設(shè)計(jì)目的在于為大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問能力，支持PB級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理。憑借數(shù)據(jù)塊復(fù)制與容錯(cuò)機(jī)制，HDFS保證了數(shù)據(jù)的高度可靠性和可用性。