HDFS(Hadoop Distributed File System)
设计思想
分而治之:将大文件、大批量文件,分布式存放在服务器上,采取分而治之的方式对海量数据进行运算分析。
HDFS不适合的应用类型
(1) 低延时的数据访问
对延时要求在毫秒级别的应用,不适合采用HDFS。
(2)大量小文件
文件的元数据(如目录结构,文件block的节点列表,block-node mapping)保存在NameNode的内存中, 整个文件系统的文件数量会受限于NameNode的内存大小。 经验而言,一个文件/目录/文件块一般占有150字节的元数据内存空间。如果有100万个文件,每个文件占用1个文件块,则需要大约300M的内存。因此十亿级别的文件数量在现有商用机器上难以支持。
(3)多方读写,需要任意的文件修改
HDFS采用追加(append-only)的方式写入数据。不支持文件任意offset的修改。不支持多个写入器(writer)。
HDFS核心概念
Blocks
物理磁盘中有块的概念,磁盘的物理Block是磁盘操作最小的单元,读写操作均以Block为最小单元,一般为512 Byte。文件系统在物理Block之上抽象了另一层概念,文件系统Block物理磁盘Block的整数倍。通常为几KB。Hadoop提供的df、fsck这类运维工具都是在文件系统的Block级别上进行操作。
HDFS的Block块比一般单机文件系统大得多,默认为128M。HDFS的文件被拆分成block-sized的chunk,chunk作为独立单元存储。比Block小的文件不会占用整个Block,只会占据实际大小。例如, 如果一个文件大小为1M,则在HDFS中只会占用1M的空间,而不是128M。
HDFS的Block为什么这么大?
是为了最小化查找(seek)时间,控制定位文件与传输文件所用的时间比例。假设定位到Block所需的时间为10ms,磁盘传输速度为100M/s。如果要将定位到Block所用时间占传输时间的比例控制1%,则Block大小需要约100M。 但是如果Block设置过大,在MapReduce任务中,Map或者Reduce任务的个数 如果小于集群机器数量,会使得作业运行效率很低。
Block抽象的好处
block的拆分使得单个文件大小可以大于整个磁盘的容量,构成文件的Block可以分布在整个集群, 理论上,单个文件可以占据集群中所有机器的磁盘。
Block的抽象也简化了存储系统,对于Block,无需关注其权限,所有者等内容(这些内容都在文件级别上进行控制)。 Block作为容错和高可用机制中的副本单元,即以Block为单位进行复制。
Namenode & Datanode
整个HDFS集群由Namenode和Datanode构成master-worker(主从)模式。Namenode负责构建命名空间,管理文件的元数据等,而Datanode负责实际存储数据,负责读写工作。
Namenode
Namenode存放文件系统树及所有文件、目录的元数据。元数据持久化为2种形式:
namespcae image
edit log
但是持久化数据中不包括Block所在的节点列表,及文件的Block分布在集群中的哪些节点上,这些信息是在系统重启的时候重新构建(通过Datanode汇报的Block信息)。
在HDFS中,Namenode可能成为集群的单点故障,Namenode不可用时,整个文件系统是不可用的。HDFS针对单点故障提供了2种解决机制:
1)备份持久化元数据
将文件系统的元数据同时写到多个文件系统, 例如同时将元数据写到本地文件系统及NFS。这些备份操作都是同步的、原子的。
2)Secondary Namenode
Secondary节点定期合并主Namenode的namespace image和edit log, 避免edit log过大,通过创建检查点checkpoint来合并。它会维护一个合并后的namespace image副本, 可用于在Namenode完全崩溃时恢复数据。Secondary Namenode通常运行在另一台机器,因为合并操作需要耗费大量的CPU和内存。其数据落后于Namenode,因此当Namenode完全崩溃时,会出现数据丢失。 通常做法是拷贝NFS中的备份元数据到Second,将其作为新的主Namenode。 在HA(High Availability高可用性)中可以运行一个Hot Standby,作为热备份,在Active Namenode故障之后,替代原有Namenode成为Active Namenode。
Datanode
数据节点负责存储和提取Block,读写请求可能来自namenode,也可能直接来自客户端。数据节点周期性向Namenode汇报自己节点上所存储Block相关信息。
Block Caching
DataNode通常直接从磁盘读取数据,但是频繁使用的Block可以在内存中缓存。默认情况下,一个Block只有一个数据节点会缓存。但是可以针对每个文件可以个性化配置。
作业调度器可以利用缓存提升性能,例如MapReduce可以把任务运行在有Block缓存的节点上。
用户或者应用可以向NameNode发送缓存指令(缓存哪个文件,缓存多久), 缓存池的概念用于管理一组缓存的权限和资源。
HDFS Federation
我们知道NameNode的内存会制约文件数量,HDFS Federation提供了一种横向扩展NameNode的方式。在Federation模式中,每个NameNode管理命名空间的一部分,例如一个NameNode管理/user目录下的文件, 另一个NameNode管理/share目录下的文件。
每个NameNode管理一个namespace volumn,所有volumn构成文件系统的元数据。每个NameNode同时维护一个Block Pool,保存Block的节点映射等信息。各NameNode之间是独立的,一个节点的失败不会导致其他节点管理的文件不可用。
客户端使用mount table将文件路径映射到NameNode。mount table是在Namenode群组之上封装了一层,这一层也是一个Hadoop文件系统的实现,通过viewfs:协议访问。
HDFS HA(High Availability高可用性)
在HDFS集群中,NameNode依然是单点故障(SPOF: Single Point Of Failure)。元数据同时写到多个文件系统以及Second NameNode定期checkpoint有利于保护数据丢失,但是并不能提高可用性。
这是因为NameNode是唯一一个对文件元数据和file-block映射负责的地方, 当它挂了之后,包括MapReduce在内的作业都无法进行读写。
当NameNode故障时,常规的做法是使用元数据备份重新启动一个NameNode。元数据备份可能来源于:
1)多文件系统写入中的备份
2)Second NameNode的检查点文件
启动新的Namenode之后,需要重新配置客户端和DataNode的NameNode信息。另外重启耗时一般比较久,稍具规模的集群重启经常需要几十分钟甚至数小时,造成重启耗时的原因大致有:
1) 元数据镜像文件载入到内存耗时较长。
2) 需要重放edit log
3) 需要收到来自DataNode的状态报告并且满足条件后才能离开安全模式提供写服务。
Hadoop的HA方案
采用HA的HDFS集群配置两个NameNode,分别处于Active和Standby状态。当Active NameNode故障之后,Standby接过责任继续提供服务,用户没有明显的中断感觉。一般耗时在几十秒到数分钟。
HA涉及到的主要实现逻辑有
1) 主备需共享edit log存储。
主NameNode和待命的NameNode共享一份edit log,当主备切换时,Standby通过回放edit log同步数据。
共享存储通常有2种选择
NFS:传统的网络文件系统
QJM:quorum journal manager
QJM是专门为HDFS的HA实现而设计的,用来提供高可用的edit log。QJM运行一组journal node,edit log必须写到大部分的journal nodes。通常使用3个节点,因此允许一个节点失败,类似ZooKeeper。注意QJM没有使用ZK,虽然HDFS HA的确使用了ZK来选举主Namenode。一般推荐使用QJM。
2)DataNode需要同时往主备发送Block Report
因为Block映射数据存储在内存中(不是在磁盘上),为了在Active NameNode挂掉之后,新的NameNode能够快速启动,不需要等待来自Datanode的Block Report,DataNode需要同时向主备两个NameNode发送Block Report。
3)客户端需要配置failover模式(失效备援模式,对用户透明)
Namenode的切换对客户端来说是无感知的,通过客户端库来实现。客户端在配置文件中使用的HDFS URI是逻辑路径,映射到一对Namenode地址。客户端会不断尝试每一个Namenode地址直到成功。
4)Standby替代Secondary NameNode
如果没有启用HA,HDFS独立运行一个守护进程作为Secondary Namenode。定期checkpoint,合并镜像文件和edit日志。
如果当主Namenode失败时,备份Namenode正在关机(停止 Standby),运维人员依然可以从头启动备份Namenode,这样比没有HA的时候更省事,算是一种改进,因为重启整个过程已经标准化到Hadoop内部,无需运维进行复杂的切换操作。
NameNode的切换通过代failover controller来实现。failover controller有多种实现,默认实现使用ZooKeeper来保证只有一个Namenode处于active状态。
每个Namenode运行一个轻量级的failover controller进程,该进程使用简单的心跳机制来监控Namenode的存活状态并在Namenode失败时触发failover。Failover可以由运维手动触发,例如在日常维护中需要切换主Namenode,这种情况graceful(优雅的) failover,非手动触发的failover称为ungraceful failover。
在ungraceful failover的情况下,没有办法确定失败(被判定为失败)的节点是否停止运行,也就是说触发failover后,之前的主Namenode可能还在运行。QJM一次只允许一个Namenode写edit log,但是之前的主Namenode仍然可以接受读请求。Hadoop使用fencing来杀掉之前的Namenode。Fencing通过收回之前Namenode对共享的edit log的访问权限、关闭其网络端口使得原有的Namenode不能再继续接受服务请求。使用STONITH技术也可以将之前的主Namenode关机。
最后,HA方案中Namenode的切换对客户端来说是不可见的,前面已经介绍过,主要通过客户端库来完成。
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今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后,每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面,提示请勿关闭计算机”,每次停留好几分钟才能正常关机,导致什么情况引起的呢?出现配置Windows Update…...
2022/11/19 21:17:10 - 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...
只能是等着,别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚,只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一:管理员运行cmd:net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...
2022/11/19 21:17:09 - 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?
原标题:电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢?一般的方…...
2022/11/19 21:17:08 - 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...
关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57