HDFS中的Namenode和Datanode

02-12

大數據中，HDFS集群以Master-Slave模式運行，主要有兩類節點：一個Namenode(即Master)和多個Datanode(即Slave)。Namenode管理者文件系統的Namespace。它維護著文件系統樹(filesystem tree)以及文件樹中所有的文件和文件夾的元數據(metadata)。

HDFS Architecture：

Namenode

Namenode 管理者文件系統的Namespace。它維護著文件系統樹(filesystem tree)以及文件樹中所有的文件和文件夾的元數據(metadata)。管理這些信息的文件有兩個，分別是Namespace 鏡像文件(Namespace image)和操作日誌文件(edit log)，這些信息被Cache在RAM中，當然，這兩個文件也會被持久化存儲在本地硬碟。Namenode記錄著每個文件中各個塊所在的數據節點的位置信息，但是他並不持久化存儲這些信息，因為這些信息會在系統啟動時從數據節點重建。

Namenode結構圖課抽象為如圖：

客戶端(client)代表用戶與namenode和datanode交互來訪問整個文件系統。客戶端提供了一些列的文件系統介面，因此我們在編程時，幾乎無須知道datanode和namenode，即可完成我們所需要的功能。

Datanode

Datanode是文件系統的工作節點，他們根據客戶端或者是namenode的調度存儲和檢索數據，並且定期向namenode發送他們所存儲的塊(block)的列表。

Namenode容錯機制

沒有Namenode，HDFS就不能工作。事實上，如果運行namenode的機器壞掉的話，系統中的文件將會完全丟失，因為沒有其他方法能夠將位於不同datanode上的文件塊(blocks)重建文件。因此，namenode的容錯機制非常重要，Hadoop提供了兩種機制。

第一種方式是將持久化存儲在本地硬碟的文件系統元數據備份。Hadoop可以通過配置來讓Namenode將他的持久化狀態文件寫到不同的文件系統中。這種寫操作是同步並且是原子化的。比較常見的配置是在將持久化狀態寫到本地硬碟的同時，也寫入到一個遠程掛載的網路文件系統。

第二種方式是運行一個輔助的Namenode(Secondary Namenode)。事實上Secondary Namenode並不能被用作Namenode它的主要作用是定期的將Namespace鏡像與操作日誌文件(edit log)合併，以防止操作日誌文件(edit log)變得過大。通常，Secondary Namenode 運行在一個單獨的物理機上，因為合併操作需要佔用大量的CPU時間以及和Namenode相當的內存。輔助Namenode保存著合併後的Namespace鏡像的一個備份，萬一哪天Namenode宕機了，這個備份就可以用上了。

但是輔助Namenode總是落後於主Namenode，所以在Namenode宕機時，數據丟失是不可避免的。在這種情況下，一般的，要結合第一種方式中提到的遠程掛載的網路文件系統(NFS)中的Namenode的元數據文件來使用，把NFS中的Namenode元數據文件，拷貝到輔助Namenode，並把輔助Namenode作為主Namenode來運行。