HDFS文件系统结构解析

1、HDFS文件系统结构解析NameNode节点是就是HDFS的大脑。想了解HDFS文件系统，必须了解大脑结构。 咱们就从NameNode节点开始。NameNode类中，关于HDFS文件系统的存储和管理都交给了FSNamesystem负责。下面介绍一下FSNamesystem的逻辑组成和类图。 1. FSNameSystem层次结构 一些概念 INode: 它用来存放文件及目录的基本信息：名称，父节点、修改时间，访问时间以及UGI信息等。 INodeFile: 继承自INode，除INode信息外，还有组成这个文件的Blocks列表，重复因子，Block大小 INodeDirectory：继承自I

2、Node，此外还有一个INode列表来组成文件或目录树结构 Block(BlockInfo)：组成文件的物理存储，有BlockId，size ，以及时间戳 BlocksMap: 保存数据块到INode和DataNode的映射关系 FSDirectory：保存文件树结构，HDFS整个文件系统是通过FSDirectory来管理 FSImage：保存的是文件系统的目录树 FSEditlog: 文件树上的操作日志 FSNamesystem: HDFS文件系统管理 这些概念之间的层次关系: 我们都知道，在NameNode内存中存在两张很重要的映射表： 1. 文件系统的命名空间(文件目录树) 主要是 文件

3、和Block映射关系 (保存在FSDirectory) 2. Block 和 INodeFile & DataNode的映射关系 (保存在FSNamesystem) 在上图中，左边黑线部分是1 数据结构的层次关系；红线部分是 2 关系的层次结构 (其中block & DataNode这个共用) 下面详细的介绍上图所表示的关系： 文件系统 FSNamesystem FSNamesystem 主要有两个对象：文件系统(FSDirectory)根节点rootDir 和BlocksMap映射表 (Block - INode, datanodes, self ref ) 文件系统目录FSDirector

4、y 保存文件目录结构(INodeDirectory树)，实现FSImage和FSEditLog操作实现。 INode ( INodeFile & INodeDirectory ) 在HDFS中，无论目录还是文件，都是INode。INode有两个派生类INodeFile和INodeDirectory。 INodeFile是INode文件类，INodeDirectory是INode目录类。每一 INodeDirectory孩子节点都是由INodeDirectory目录或INodeFile文件列表构成。这样就形成了一棵INode树形结构。 NameNode内存中保存着HDFS整个文件系统形成的树，这

5、棵树保存在FSDirectory对象内。 Block & BlocksMap & BlockInfo HDFS物理存储单元是Block(缺省的Block大小为64M)，每个Block会有几个副本(缺省是3个)，这些Block都是存储在不同数据节点上的。映射关系保存在BlocksMap。 Block & INodeFile 每个INodeFile都有一个Block列表组成。每一个block有多个副本(缺省3个副本), 各副本保存在不同的数据节点上。 这样在文件与Block和DataNode之间形成一个映射关系表。这张关系表就保存在FSDirectory对象 . FSImage & FSEditl

6、og(FSDirectory) 由于目录树(FSDirectory)在NameNode内存中保存，机器也有掉电的时候。若只保存在内存那势必会造成数据的丢失。因此，系统会周期性的保存文件目录树到NameNode本地文件系统，生成FSImage。主要由FSImage和FSEditLog，这两个类负责目录树持久化。 当 HDFS系统非常庞大时，FSImage也会非常大，这样不能文件系统发生任何操作时，就更新到FSImage，所以一段时间内文件系统的操作日志会记录到FSEditLog。到一定时间会把操作日志FSEditLog同步到FSImage，这样就形成完整的文件目录树。 2. FSNameSystem 主要类关系图 这个类图可以分成三个部分 Bock相关的部分(BlocksMap & BlockInof & Block) INode相关的部分(INode & INodeDirectory & INodeFile & INodeDirectoryWithQuota) FSImage & FSEditLog (Storage & StorageInfo) 其中 BlockInfo是Block的加强类，增加了INodeFile的引用和DataNode列表 INodeFirectoryWithQuota 是INodeDirectory的增强类，增加了Quota限制功能 从层