Hadoop 概述

Hadoop 是一个适合海量数据的分布式存储和分布式计算的平台。Hadoop 的处理思想是“分而治之”。Hadoop 主要包含三个核心组件：

1. HDFS：分布式存储框架，适合海量数据存储
2. MapReduce：分布式计算框架，适合海量数据计算
3. YARN：资源调度平台，负责给计算框架分配计算资源

Hadoop 组件介绍

• HDFS（Hadoop Distributed File System）：分布式文件存储系统，采用主从架构，主节点为 NameNode，负责管理文件系统的名称空间和文件的访问；从节点为 DataNode，负责实际数据的存储。
• MapReduce：一种依赖磁盘 I/O 的批处理计算模型，通过主从结构进行分布式计算。主节点为 MRAppMaster，负责接收任务并调度；从节点执行具体的计算任务。
• YARN（Yet Another Resource Negotiator）：负责资源调度和管理，主节点为 ResourceManager，从节点为 NodeManager。

Hadoop 分布式搭建步骤

1. 关闭防火墙并设置所有节点名称和相关映射。
2. 设置免密钥。
3. 上传 Hadoop 安装包并解压。
4. 配置环境变量。
5. 修改配置文件。
6. 同步文件。
7. 格式化并启动（仅第一次需要格式化）。

HDFS（Hadoop Distributed File System）

架构与原理

• 主从结构：HDFS 具有主从架构，主节点（NameNode）负责管理文件系统的元数据，从节点（DataNode）负责存储实际数据。
• 块（Block）：数据以块的形式存储，每个块大小默认 128MB（Hadoop 2.0 以后），块的大小可以通过 hdfs-site.xml 配置。
• 副本（Replication）：为了提高数据的可靠性，HDFS 会将数据块备份到多个 DataNode 上。

元数据管理

• fsimage：元数据镜像文件，存储某一时段 NameNode 内存元数据信息。
• edits：操作日志文件，记录新增元信息日志。
• fstime：保存最近一次 checkpoint 的时间。

SecondaryNameNode 的作用

• 帮助 NameNode 完成元数据信息的合并。
• 工作流程：
  1. SecondaryNameNode 向 NameNode 发起 Checkpoint 请求。
  2. 从 NameNode 获取 fsimage 和 edits。
  3. 合并 edits。
  4. 将新的 fsimage 发回给 NameNode。
  5. NameNode 用新的 fsimage 替换旧的 fsimage。

HDFS 读写流程

• 写流程：客户端将数据写入 HDFS，数据被分成多个块，存储到多个 DataNode 上。
• 读流程：客户端通过 NameNode 获取块的位置，从对应的 DataNode 读取数据。

YARN（Yet Another Resource Negotiator）

架构

• 主节点：ResourceManager，负责资源分配和调度。
• 从节点：NodeManager，负责单节点资源的管理（CPU 和内存）。

Container

• 定义：Container 是 YARN 中资源的抽象，封装了某个节点上一定量的资源（CPU 和内存）。
• 作用：Container 由 ApplicationMaster 向 ResourceManager 申请，并在 NodeManager 上运行。

MapReduce

架构

• 主节点：MRAppMaster，负责接收和调度任务。
• 从节点：任务执行节点（具体的 Task）。

提交任务步骤

1. 编写 MapReduce 程序，定义 Mapper 和 Reducer 类。
2. 编译程序生成 .jar 文件。
3. 上传数据到 HDFS。
4. 提交任务：

   hadoop jar your-program.jar YourMainClass -D mapreduce.job.reduces=2 -input /hdfs/input/path -output /hdfs/output/path
   

5. 查看任务状态：

   yarn application -status <applicationId>
   

Hadoop 命令

集群管理

• 启动所有进程：

  start-all.sh
  

• 停止所有进程：

  stop-all.sh
  

• 启动 HDFS 和 YARN 相关进程：

  start-dfs.sh
  start-yarn.sh
  

• 停止 HDFS 和 YARN 相关进程：

  stop-dfs.sh
  stop-yarn.sh
  

文件操作

• 上传文件：

  hdfs dfs -put 本地路径 HDFS路径
  hdfs dfs -copyFromLocal 本地路径 HDFS路径
  

• 下载文件：

  hdfs dfs -get HDFS路径 本地路径
  hdfs dfs -copyToLocal HDFS路径 本地路径
  

• 创建目录：

  hdfs dfs -mkdir HDFS路径
  

• 查看文件内容：

  hdfs dfs -cat HDFS路径
  hdfs dfs -tail HDFS路径
  hdfs dfs -text HDFS路径
  

文件管理

• 追加内容：

  hdfs dfs -appendToFile 本地路径 HDFS路径
  

• 删除文件：

  hdfs dfs -rm -r -f HDFS路径
  

• 复制文件：

  hdfs dfs -cp 源路径 目标路径
  

• 重命名文件：

  hdfs dfs -mv 源路径 目标路径
  

• 修改文件权限：

  hdfs dfs -chmod 735 目标路径
  hdfs dfs -chmod -R 735 目标路径
  

• 查看存储空间：

  hdfs dfs -df
  hdfs dfs -du -h /
  

RPC 协议

• RPC（Remote Procedure Call）是远程过程调用协议，用于通过网络从远程计算机程序上请求服务，而无需了解底层网络技术。RPC 采用客户端/服务器模式，客户端发送请求，服务器处理请求并返回结果。