HDFS 组成

NameNode

Name Node就是Master，他是一个主管、管理者

1. 管理HDFS的名称空间
2. 配置副本策略
3. 管理数据块（block）映射信息
4. 处理客户端读写请求

DataNode

datanode 就是Slave。NameNode下达命令，DataNode执行实际的操作。

1. 存储实际的数据块
2. 执行数据块的读写操作

Client

1. 文件切分。文件上传HDFS的时候，client将文件切分成一个一个的Block，然后进行上传
2. 与Name Node交互，获取文件的位置信息
3. 与Data Node交互，读取或者写入数据
4. Client提供一些命令来管理HDFS，比如Name Node格式化；
5. Client可以通过一些命令来访问HDFS，比如对HDFS增删查改操作

2NN：

并非NameNode的热备份。当NameNode挂掉的时候，它并不能马上替换NameNode并提供服务

1. 辅助NameNode，分担其工作量，比如定期合并Fsimage和Edits，并推送给NameNode
2. 在紧急情况下，可以辅助恢复Name Node

HDFS的写流程

（1）客户端通过Distributed FileSystem模块向NameNode请求上传文件，NameNode检查目标文件是否已存在，父目录是否存在。
（2）NameNode返回是否可以上传。
（3）客户端请求第一个 Block上传到哪几个DataNode服务器上。
（4）NameNode返回3个DataNode节点，分别为dn1、dn2、dn3。
（5）客户端通过FSDataOutputStream模块请求dn1上传数据，dn1收到请求会继续调用dn2，然后dn2调用dn3，将这个通信管道建立完成。
（6）dn1、dn2、dn3逐级应答客户端。
（7）客户端开始往dn1上传第一个Block（先从磁盘读取数据放到一个本地内存缓存），以Packet为单位，dn1收到一个Packet就会传给dn2，dn2传给dn3；dn1每传一个packet会放入一个应答队列等待应答。
（8）当一个Block传输完成之后，客户端再次请求NameNode上传第二个Block的服务器。（重复执行3-7步）。

HDFS的读流程

（1）客户端通过DistributedFileSystem向NameNode请求下载文件，NameNode通过查询元数据，找到文件块所在的DataNode地址。
（2）挑选一台DataNode（就近原则，然后随机）服务器，请求读取数据。
（3）DataNode开始传输数据给客户端（从磁盘里面读取数据输入流，以Packet为单位来做校验）。
（4）客户端以Packet为单位接收，先在本地缓存，然后写入目标文件。

NN和2NN工作机制

思考：NameNode中的元数据是存储在哪里的？
首先，我们做个假设，如果存储在NameNode节点的磁盘中，因为经常需要进行随机访问，还有响应客户请求，必然是效率过低。因此，元数据需要存放在内存中。但如果只存在内存中，一旦断电，元数据丢失，整个集群就无法工作了。因此产生在磁盘中备份元数据的FsImage。
这样又会带来新的问题，当在内存中的元数据更新时，如果同时更新FsImage，就会导致效率过低，但如果不更新，就会发生一致性问题，一旦NameNode节点断电，就会产生数据丢失。因此，引入Edits文件（只进行追加操作，效率很高）。**每当元数据有更新或者添加元数据时，修改内存中的元数据并追加到Edits中。**这样，一旦NameNode节点断电，可以通过FsImage和Edits的合并，合成元数据。
但是，如果长时间添加数据到Edits中，会导致该文件数据过大，效率降低，而且一旦断电，恢复元数据需要的时间过长。因此，需要定期进行FsImage和Edits的合并，如果这个操作由NameNode节点完成，又会效率过低。因此，引入一个新的节点SecondaryNamenode，专门用于FsImage和Edits的合并。