Hadoop分布式文件系统：架构和设计
为了容错，文件的所有数据块都会有副本。每个文件的数据块大小和副本系数都是可配置的。应用程序可以指定某个文件的副本数目。副本系数可以在文件创建的时候指定，也可以在之后改变。
通过一个机架感知的过程，Namenode可以确定每个Datanode所属的机架id。一个简单但没有优化的策略就是将副本存放在不同的机架上。这样可以有效防止当整个机架失效时数据的丢失，并且允许读数据的时候充分利用多个机架的带宽。这种策略设置可以将副本均匀分布在集群中，有利于当组件失效情况下的负载均衡。但是，因为这种策略的一个写操作需要传输数据块到多个机架，这增加了写的代价。
流水线复制：当客户端向HDFS文件写入数据的时候，一开始是写到本地临时文件中。假设该文件的副本系数设置为3，当本地临时文件累积到一个数据块的大小时，客户端会从Namenode获取一个Datanode列表用于存放副本。然后客户端开始向第一个Datanode传输数据，第一个Datanode一小部分一小部分(4 KB)地接收数据，将每一部分写入本地仓库，并同时传输该部分到列表中第二个Datanode节点。第二个Datanode也是这样，一小部分一小部分地接收数据，写入本地仓库，并同时传给第三个Datanode。最后，第三个Datanode接收数据并存储在本地。因此，Datanode能流水线式地从前一个节点接收数据，并在同时转发给下一个节点，数据以流水线的方式从前一个Datanode复制到下一个。
为了降低整体的带宽消耗和读取延时，HDFS会尽量让读取程序读取离它最近的副本。
每个Datanode节点周期性地向Namenode发送心跳信号。网络割裂可能导致一部分Datanode跟Namenode失去联系。Namenode通过心跳信号的缺失来检测这一情况，并将这些近期不再发送心跳信号Datanode标记为宕机，不会再将新的IO请求发给它们。
HDFS的工作原理
基本上，客户端联系Namenode以获取文件的元数据或修饰属性，而真正的文件I/O操作是直接和Datanode进行交互的。
Web接口
NameNode和DataNode各自启动了一个内置的Web服务器，显示了集群当前的基本状态和信息。在默认配置下NameNode的首页地址是http://namenode-name:50070/。这个页面列出了集群里的所有DataNode和集群的基本状态。这个Web接口也可以用来浏览整个文件系统（使用NameNode首页上的"Browse the file system"链接）。
Shell命令
Hadoop包括一系列的类shell的命令，可直接和HDFS以及其他Hadoop支持的文件系统进行交互。bin/hadoop fs -help 命令列出所有Hadoop Shell支持的命令。而 bin/hadoop fs -help command-name 命令能显示关于某个命令的详细信息。这些命令支持大多数普通文件系统的操作，比如复制文件、改变文件权限等。它还支持一些HDFS特有的操作，比如改变文件副本数目。
DFSAdmin命令
'bin/hadoop dfsadmin' 命令支持一些和HDFS管理相关的操作。bin/hadoop dfsadmin -help 命令能列出所有当前支持的命令。比如：
•-report：报告HDFS的基本统计信息。有些信息也可以在NameNode Web服务首页看到。
•-safemode：虽然通常并不需要，但是管理员的确可以手动让NameNode进入或离开安全模式。
•-finalizeUpgrade：删除上一次升级时制作的集群备份。
Secondary NameNode
NameNode将对文件系统的改动追加保存到本地文件系统上的一个日志文件（edits）。久而久之日志文件可能会变得非常庞大。
Secondary NameNode定期合并fsimage和edits日志，将edits日志文件大小控制在一个限度下。因为内存需求和NameNode在一个数量级上，所以通常secondary NameNode和NameNode运行在不同的机器上。Secondary NameNode通过bin/start-dfs.sh在conf/masters中指定的节点上启动。
机架感知（Rack awareness）
通常，大型Hadoop集群是以机架的形式来组织的，同一个机架上不同节点间的网络状况比不同机架之间的更为理想。另外，NameNode设法将数据块副本保存在不同的机架上以提高容错性。Hadoop允许集群的管理员通过配置dfs.network.script参数来确定节点所处的机架。当这个脚本配置完毕，每个节点都会运行这个脚本来获取它的机架ID。默认的安装假定所有的节点属于同一个机架。
待续。。
