Hadoop面试题（HDFS篇）

1.HDFS写流程?以及参与的组件？

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----------------------流程图---------------------------
A(Client) -- 发送写请求 --> B(NameNode)
B -- 返回可用DataNodes列表 --> A
A -- 选择主节点 --> C(主节点Primary DataNode)
C -- 建立连接 --> A
A -- 发送数据块 --> C
C -- 存储数据块并复制到其他DataNodes --> D(其他DataNodes)
C -- 返回写入确认消息 --> A
A -- 发送剩余数据块 --> C
C -- 存储数据块并复制到其他DataNodes --> D
C -- 返回写入完成的确认消息 --> A
A -- 发送完成写请求 --> B
B -- 更新文件元数据 --> A

HDFS（Hadoop分布式文件系统）的写流程涉及多个组件的协作。以下是HDFS写流程的概要：

Client向NameNode发送写请求，并提供要写入的文件信息和数据块的大小。
NameNode检查文件是否存在以及是否有足够的空间来存储数据。如果检查通过，NameNode返回可用于写入数据的DataNodes列表。
Client选择一个DataNode作为主节点（Primary DataNode），然后与它建立连接。
Client将数据分割成数据块，并向主节点发送第一个数据块。
主节点将数据块存储在本地磁盘上，并将数据块复制到一组其他DataNodes（副本）中。这些副本的数量由HDFS配置文件中的副本系数参数控制。
主节点向Client返回写入确认消息，包括数据块的位置信息。
Client开始将剩余的数据块发送给主节点，主节点负责将它们存储在本地磁盘上并复制到其他DataNodes中。
在所有数据块都被写入并复制后，主节点向Client发送写入完成的确认消息。
Client向NameNode发送完成写请求，告知文件的写入已完成。
NameNode更新文件的元数据信息，包括文件大小、数据块的位置和副本信息。

在HDFS写流程中，涉及的主要组件有：

Client：负责发起写请求，将数据分割成数据块，并与主节点和DataNodes进行通信。
NameNode：负责管理文件系统的命名空间和元数据，包括文件的位置、访问权限等。它会检查写请求的合法性，并返回可用于写入数据的DataNodes列表。
DataNode：存储实际的数据块和副本，负责接收数据块和副本的写入请求，并将数据块存储在本地磁盘上。同时，DataNode还负责处理数据块的复制、删除和恢复等操作。

2.HDFS读流程?以及参与的组件？

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---------------流程图----------------------
A(客户端) -- 发送读请求 --> B(NameNode)
B -- 返回数据块位置信息 --> A
A -- 选择DataNode作为读取源 --> C(DataNode)
C -- 建立连接 --> A
A -- 发送读取请求 --> C
C -- 读取数据块并发送给客户端 --> A

HDFS读流程的概要：

客户端向NameNode发送读请求，并提供要读取的文件信息。
NameNode检查请求的文件是否存在，并返回包含数据块位置的元数据信息。
客户端根据元数据信息选择一个DataNode作为读取源，并与它建立连接。
客户端向选定的DataNode发送读取请求，并提供要读取的数据块的位置信息。
DataNode读取请求的数据块，并将数据块的副本发送给客户端。
如果读取的数据块在本地，则DataNode直接将数据块发送给客户端。如果数据块在其他DataNode上，则DataNode从该节点读取数据块，并传输给客户端。
客户端接收数据块，并将其存储在本地磁盘上进行进一步处理或分析。

在HDFS写流程中，涉及的主要组件有：

客户端
NameNode
DataNode

3.HDFS如何处理client写入大量的小文件？

HDFS在处理客户端写入大量小文件时面临一些挑战，因为每个小文件都会占用HDFS的一个数据块，并且在HDFS中存储和管理大量小文件可能会导致性能下降和资源浪费。为了有效处理客户端写入大量小文件，HDFS采用了以下几种策略：

合并小文件：HDFS提供了一个称为SequenceFile的文件格式，可以将多个小文件合并成一个大文件，从而减少存储和管理的开销。客户端可以将小文件合并为一个SequenceFile，并将其写入HDFS。这样做可以减少元数据的数量，提高读取和写入的效率。
使用归档工具：HDFS提供了一些归档工具，如Hadoop Archives（HAR）和HDFS Archive（HAR）文件格式，可以将小文件归档成单个文件。归档工具会将小文件打包在一起，并以压缩格式存储，从而减少存储和管理的开销。
利用SequenceFile或Avro文件的块压缩功能：HDFS支持将块压缩应用于SequenceFile或Avro文件，这可以有效减少小文件的存储空间。客户端可以将多个小文件合并为一个SequenceFile或Avro文件，并使用块压缩功能来减少存储空间的占用。
使用HDFS的小文件优化策略：HDFS提供了一些针对小文件的优化策略，如将小文件放入单独的目录或块中，或在NameNode中使用B树或LSM树等数据结构来管理小文件的元数据。这些优化策略可以改善小文件的管理和访问性能。
考虑使用其他存储引擎：如果大量小文件的写入是系统的主要需求，可以考虑使用其他存储引擎，如Apache HBase或Apache Cassandra，它们更适合存储和管理大量小文件。

综上所述，HDFS处理客户端写入大量小文件的方法包括合并小文件、使用归档工具、压缩文件、使用小文件优化策略以及考虑使用其他存储引擎。根据具体的需求和场景，可以选择适合的方法来优化处理大量小文件的性能和资源利用。