分布式文件系统HDFS

一.概述及设计目标

　　分布式文件系统是为了让文件多副本存储，当某个节点瘫痪，在另外的节点可以访问到副本，提高系统可靠性。这是传统的设计方法。但也存在缺点：

　　1）不管文件多大，都存储在一个节点上，在进行数据处理的时候很难进行并行处理，节点成为网络瓶颈，很难进行大数据处理；

　　2）存储负载不均衡，每个节点利用率很低

　　什么是HDFS?

  • Hadoop实现了一个分布式文件系统(Hadoop Distributed File System)，简称HDFS 
  • 源于Google的GFS论文

　　HDFS的设计目标

  • 巨大的分布式文件系统
  • 运行在普通廉价的硬件上
  • 易扩展

　　架构图：

　　

　　一个文件会被拆分成多个Block

　　blocksize:128M

　　130M==>2个Block：128M 和 2M

　　NN：

　　1）负责客户端请求的响应

　　2）元数据的管理

　　DN：
　　1）存储用户的文件对应的数据块(Block)
　　2）要定期向NN发送心跳信息，汇报本身及其所有的block信息，健康状况

　　一个典型的部署架构是运行一个NameNode节点，集群里每一个其他机器运行一个DataNode节点。

　　实际生产环境中建议：NameNode、DataNode部署在不同节点上。

二.单机的伪分布式集群搭建

　　环境：Centos7

　　1.jdk安装

　　　　省略

　　2.安装SSH

　　　　sudo yum install ssh

　　　　ssh-keygen -t rsa

　　　　cp ~/.ssh/id_rsa.pub ~/.ssh/authorized_keys

　　3.安装hadoop

　　　　1）官网下载，我选择的版本是第三方商业化版本cdh，hadoop-2.6.0-cdh5.7.0。　

　　　　2）解压　　tar -zxvf hadoop-2.6.0-cdh5.7.0.tar.gz -C ~/app/

　　4.配置文件修改

　　　　etc/hadoop/core-site.xml:　　　

　　　　　　<configuration>
    　　　　　　<property>
        　　　　　　<name>fs.defaultFS</name>
        　　　　　　<value>hdfs://192.168.56.102:8020</value>
    　　　　　　</property>

　　　　　　　　<property>

               　　　　　　　<name>hadoop.tmp.dir</name>

　　　　　　　　　　　　<value>/root/app/tmp</value>

　　　　　　　　　　</property>

　　　　　　</configuration>

　　　　hdfs-site.xml:　　　　　

　　　　　　<configuration>
    　　　　　　<property>
        　　　　　　<name>dfs.replication</name>
        　　　　　　<value>1</value>
    　　　　　　</property>
　　　　　　</configuration>　　

　　5.启动hdfs

　　　　格式化（第一次执行即可）:　　

　　　　　　cd bin

　　　　　　./hadoop namenode -format

　　　　　　cd sbin

　　　　　　./start-dfs.sh

　　　　验证是否成功：

　　　　　　jps　　　　　　　

　　　　　　　　Jps

　　　　　　　　SecondaryNameNode

　　　　　　　　DataNode

　　　　　　　　NameNode

　　　　或者浏览器验证：http://192.168.56.102:50070

　　6.停止hdfs

　　　　cd sbin

　　　　./stop-dfs.sh

三.Java API操作HDFS文件

  • IDEA+Maven创建Java工程
  • 添加HDFS相关依赖--pom.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

  <groupId>com.imooc.hadoop</groupId>
  <artifactId>hadoop-train</artifactId>
  <version>1.0</version>

  <name>hadoop-train</name>
  <!-- FIXME change it to the project's website -->
  <url>http://www.example.com</url>

  <properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <hadoop.version>2.6.0-cdh5.7.0</hadoop.version>
  </properties>

  <repositories>
    <repository>
      <id>cloudera</id>
      <url>https://repository.cloudera.com/artifactory/cloudera-repos/</url>
    </repository>
  </repositories>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.apache.hadoop</groupId>
      <artifactId>hadoop-client</artifactId>
      <version>${hadoop.version}</version>
    </dependency>

    <dependency>
      <groupId>junit</groupId>
      <artifactId>junit</artifactId>
      <version>4.11</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
  </dependencies>

  <build>
    <pluginManagement><!-- lock down plugins versions to avoid using Maven defaults (may be moved to parent pom) -->
      <plugins>
        <plugin>
          <artifactId>maven-clean-plugin</artifactId>
          <version>3.0.0</version>
        </plugin>
        <!-- see http://maven.apache.org/ref/current/maven-core/default-bindings.html#Plugin_bindings_for_jar_packaging -->
        <plugin>
          <artifactId>maven-resources-plugin</artifactId>
          <version>3.0.2</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
          <version>3.7.0</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
          <version>2.20.1</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
          <version>3.0.2</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-install-plugin</artifactId>
          <version>2.5.2</version>
        </plugin>
        <plugin>
          <artifactId>maven-deploy-plugin</artifactId>
          <version>2.8.2</version>
        </plugin>
      </plugins>
    </pluginManagement>
  </build>
</project>
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  • HDFSApp.java
package com.cracker.hadoop.hdfs;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.*;
import org.apache.hadoop.io.IOUtils;
import org.apache.hadoop.util.Progressable;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

import javax.swing.*;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.URI;


/**
 * Hadoop HDFS Java API 操作
 */
public class HDFSApp {

    public static final String HDFS_PATH = "hdfs://192.168.56.102:8020";

    FileSystem fileSystem = null;
    Configuration configuration = null;

    /**
     * 创建HDFS目录
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void mkdir() throws Exception {
        fileSystem.mkdirs(new Path("/hdfsapi/test"));
    }

    /**
     * 创建文件
     */
    @Test
    public void create() throws  Exception {
        FSDataOutputStream output = fileSystem.create(new Path("/hdfsapi/test/a.txt"));
        output.write("hello hadoop".getBytes());
        output.flush();
        output.close();
    }

    /**
     * 查看HDFS文件上的内容
     */
    @Test
    public void cat() throws Exception {
        FSDataInputStream in = fileSystem.open(new Path("/hdfsapi/test/a.txt"));
        IOUtils.copyBytes(in, System.out, 1024);
        in.close();
    }

    /**
     * 重命名
     */
    @Test
    public  void rename() throws Exception {
        Path oldPath = new Path("/hdfsapi/test/a.txt");
        Path newPath = new Path("/hdfsapi/test/b.txt");
        fileSystem.rename(oldPath, newPath);
    }

    /**
     * 上传文件到HDFS
     */
    @Test
    public void copyFromLocalFile() throws Exception {
        Path localPath = new Path("/Users/chen/Downloads/hello2.txt");
        Path hdfsPath = new Path("/hdfsapi/test");
        fileSystem.copyFromLocalFile(localPath, hdfsPath);
    }

    /**
     * 上传文件到HDFS
     */
    @Test
    public void copyFromLocalFileWithProgress() throws Exception {
        Path localPath = new Path("/Users/chen/Downloads/hello2.txt");
        Path hdfsPath = new Path("/hdfsapi/test");
        fileSystem.copyFromLocalFile(localPath, hdfsPath);

        InputStream in = new BufferedInputStream(
                new FileInputStream(
                        new File("/Users/chen/Downloads/hive.tar.gz")));

        FSDataOutputStream output = fileSystem.create(new Path("/hdfsapi/test/hive1.0.tar.gz"),
                new Progressable() {
                    public void progress() {
                        System.out.print(".");
                    }
                });

        IOUtils.copyBytes(in, output, 4096);
    }

    public void copyToLocalFile() throws Exception {
        Path localPath = new Path("/Users/chen/Downloads/h.txt");
        Path hdfsPath = new Path("/hdfsapi/test/b.txt");
        fileSystem.copyToLocalFile(hdfsPath, localPath);
    }

    /**
     * 查看某个目录下所有文件
     */
    @Test
    public void listFiles() throws Exception {
        FileStatus[] fileStatuses = fileSystem.listStatus(new Path("/hdfsapi/test"));
        for (FileStatus fileStatus : fileStatuses) {
            String isDir = fileStatus.isDirectory()?"文件夹" : "文件";
            short replication = fileStatus.getReplication();
            long len = fileStatus.getLen();
            String path = fileStatus.getPath().toString();

            System.out.println(isDir + "	" + replication + "	" + len + "	" +path);
        }
    }

    @Test
    public void delete() throws Exception {
        fileSystem.delete(new Path("/hdfsapi/test"));
    }

    @Before
    public void setUp() throws Exception{
        System.out.println("HDFSApp.setUp");
        configuration =new Configuration();
        fileSystem = FileSystem.get(new URI(HDFS_PATH), configuration, "root");
    }

    @After
    public void tearDown() throws Exception{
        configuration = null;
        fileSystem = null;

        System.out.println("HDFSApp.tearDown");
    }
}
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