http://hadoop.apache.org/docs/current/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/HdfsUserGuide.html

Purpose

本文档可作为使用HDFS的初期阅读资料，无论HDFS是作为Hadoop集群的一部分或者是一个独立运行的分布式文件系统。HDFS被设计用于很多环境中，对HDFS工作的知识有助于针对特定集群的诊断和改进。

Overview

HDFS是Hadoop应用使用的一种主要的分布式存储。一个HDFS集群主要由一个管理文件系统元数据的NameNode和y一组存储实际数据的DataNode组成。HDFS Architecture Guide中对此进行了详细描述。本文档主要介绍用户和管理员如何与HDFS集群进行交互，而HDFS架构图则描述了NameNode、DataNodes和客户端之间的基本交互。客户端请求NameNode以获得稳健元数据或者修改文件信息，而与DataNodes进行实际的I/O。

以下是HDFS的突出特点中，很多用户比较感兴趣的部分：

（1）Hadoop，包括HDFS非常适合利用常用硬件进行分布式数据存储和数据处理。它具有容错、可扩展和易于扩大规模等优点。MapReduce，由于其简单，并且适用于一大批分布式应用，因而成为Hadoop内置的一部分。

（2）HDFS默认的配置适用于大部分的情况，一般而言，只有在集群非常大时才需要调整配置。

（3）Hadoop是用Java编写的，被大多数平台所支持。

（4）Hadoop支持类shell命令，比便于用户或者应用与HDFS直接交互。

（5）NameNode和DataNodes内置web服务器，可以方便查看集群的当前状态。

（6）HDFS良好的新特性和持续的改进，下面是其中一些新的特性：

文件权限和身份验证；

机架敏感：在调度任务和分配存储时，考虑到节点的物理位置；

安全模式：用于维护的管理员模式；

fsck：一种实用的文件系统诊断工具，用于查找丢失的文件或块；

fetchdt：一种实用工具，用于获取 DelegationToken并保存到本地系统；

Rebalancer：当数据分布不均衡时，用于数据均衡的工具；

升级和回滚：在软件升级后，如果出现问题，可以回到HDFS升级前的状态；

Secondary NameNode：周期性进行checkpoint，保持NameNode EditLog规模在一定范围内；

Checkpoint node：周期性checkpoint，使EditLog最小化，代替之前Secondary NameNode，但还未实际应用。NameNode可以拥有多个Checkpoint节点，同时没有Backup nodes；

Backup node：是对Checkpoint节点的一个扩展。除了checkpoint外，接收来自NameNode的编辑流，保持一个namespace副本在本地内存中，保持与namenode的同步。NameNode只能有一个Backup node。

Prerequisite

以下文档描述如何安装和设置一个Hadoop集群：

Single Node Setup for first-time users.

Cluster Setup for large, distributed clusters.

本文档的剩余部分假定用户已经安装和运行了至少包含一个DataNode的HDFS。基于本文档的目的，NameNode和DataNode可以运行在同一台物理机器上。

Web Interface

NameNode和DataNode各自运行了一个内部的Web服务器，主要用于显示集群当前状态等基本信息。在默认配置下，NameNode的前台页面是http://namenode-name:50070/。该页面列出了集群中的全部数据节点和集群的基本统计信息。Web页面也可以用来浏览文件系统。

Shell Commands

Hadoop包含多个类shell名利集，可用于直接与HDFS和其他Hadoop支持的文件系统进行交互。bin/hdfs dfs -help命令列出了Hadoop shell支持的命令。bin/hdfs dfs -help command-name显示一个命令的详细帮助信息。这些命令支持大部分常用的文件系统操作，如拷贝文件、改变文件权限等。也支持一部分HDFS特有的操作，如修改文件副本因子等。

DFSAdmin Command

bin/hadoop dfsadmin命令支持HDFS管理员相关操作。bin/hadoop dfsadmin -help命令列出了目前支持的全部命令。如：

-report：报告HDFS的基本统计信息，其中部分信息在NameNode前台页面中是可见的。

-safemode：不常用，利用该命令，管理员可手动进入或离开安全模式。

-finalizeUpgrade：删除在上次升级时集群所做的备份。

-refreshNodes：更新允许连接到NameNode的DataNode集合。NameNodes重新读取dfs.hosts和dfs.hosts.exclude中定义的DataNode主机名。dfs.hosts中定义的datanodes是集群的组成部分，只有dfs.hosts中存在的主机才允许向NameNode注册。dfs.hosts.exclude中的主机则是不再使用的。这些不再使用的DataNodes中的所有副本都被拷贝到其他DataNodes后完全废弃。被废弃的节点不会自动关闭，只是不再被选择写入新的副本。

-printTopology：打印集群的topology，显示集群树和机器中的节点。

Secondary NameNode

NameNode在edits文件中保存对HDFS文件系统的所有修改，edits文件存储在本地文件系统中。当NameNode启动时，首先从fsimage文件中读取HDFS状态，然后执行edits文件中的修改。然后将新的HDFS状态保存为一个新的fsimage并清空edits文件。由于NameNode只在启动时合并fsimage和edits，因此edits可能会变得非常大。这样做还会造成下次HDFS启动时会非常缓慢。

Secondary NameNode定期合并fsimage和edits，使得edits保持在一定大小范围内。通常Secondary NameNode运行在一台与主NameNode不同的机器上，所需要的内存与主NameNode一致。

Secondary NameNode中checkpoint是由如下两个配置参数管理：

dfs.namenode.checkpoint.period，默认该参数是1小时，表示两个连续的checkpoint之间最大的间隔；

dfs.namenode.checkpoint.txns，默认是1百万，当未保存的事务数量超过1百万时，会强制checkpoint，不管有没有到达period。

Secondary NameNode在与主NameNode相同的目录下保存着最新的checkpoint，这样在需要时，checkpoint的image文件可以随时被主NameNode读取。

Checkpoint Node

NameNode利用两个文件对命名空间持久化，fsimage文件保存最新的checkpoint，edits保存自最近checkpoint开始的对命名空间编辑的日志。当一个NameNode启动时，合并fsimage和edits，提供一个最新的文件系统元数据，然后覆盖原有的fsimage文件并清空edits。

Checkpoint Node周期性创建命名空间的checkpoint。从active NameNode下载fsimage和edits，在本地合并为新的fsimage，然后将其上传到active NameNode。Checkpoint节点一般也运行在与active NameNode不同的机器上，其所需要的内存空间与active NameNode相同。Checkpoint节点在配置文件中指定的节点上，通过bin/hdfs namenode -checkpoint实现。

Checkpoint节点的位置和Web接口通过dfs.namenode.backup.address和dfs.namenode.backup.http-address配置。

checkpoint处理由以下两个参数控制：

dfs.namenode.checkpoint.period，默认1小时，指定两次连续checkpoint的最大间隔；

dfs.namenode.checkpoint.txns，默认1百万，当未保存的事务数量超过1百万时，会强制checkpoint，即时未达到period。

Checkpoint节点保存最新的checkpoint在于主NameNode相同的目录下，NameNode可以在需要时尽快得到checkpoint image。

多个checkpoint节点可以在集群配置文件中设置。

Backup Node

bin/hdfs namenode -backup

dfs.namenode.backup.address

dfs.namenode.backup.http-address

dfs.namenode.edits.dir

Import Checkpoint

dfs.namenode.name.dir

dfs.namenode.checkpoint.dir

-importCheckpoint

Rebalancer

Rack Awareness

net.topology.script.file.name

Safemode

bin/hadoop dfsadmin -safemode

fsck

bin/hadoop fsck

fetchdt

bin/hadoop fetchdt DTfile

Recovery Mode

namenode -recover （-force）

Upgrade and Rollback

dfsadmin -upgradeProgress

bin/start-dfs.sh -upgrade

bin/start-dfs.sh -rollback

File Permissions and Security

Scalability

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