Hadoop深入学习：HDFS主要流程——写文件

        本节我们主要学习HDFS主流程中的写文件的整个流程。
        向HDFS中写入数据，即使不考虑节点出戳后的故障处理，也是最复杂的流程。
        相关的些命令有：

              hadoop fs -put example.txt  //写单个文件

              hadoop fs -CopyFromLocal /data/test/foo /data/test  //写多个文件
        

       
        在向HDFS的写操作中，不得不提以下“数据流管道”。数据流管道在Google实现他们的分布式文件系统(GFS)时就已引入，其目的是：在写一份数据的多个副本时，可以充分利用集群中每一台机器的带宽，避免网络瓶颈和高延时的连接，最小化推送所有数据的延时。
        Hadoop的HDFS也实现了自己的数据流管道，如下图所示：

        假设HDFS中的文件副本被配置成3个，也就是说，在该HDFS集群上，一共会有三个数据节点来保存一个数据文件的副本。在写数据的时候，不是同时往三个DateNode节点上写数据，而是将数据发送到第一个数据节点DateNode 1，然后在第一个DateNode节点在本地保存数据的同时，将数据推送到第二个数据节点DateNode 2，同理在第二个节点本地保存数据的同时，也会由第二个数据节点将数据同送给第三个数据节点DateNode 3；确认包有最后一个数据节点产生，沿途的数据节点在确认本地写成功后，才往上游传递确认应答。这样处于管道上的每个节点都承担了写数据时的部分网络流量，降低了客户端发送多分数据时对网络的冲击。

       本节我们就一向HDFSzhong写一个新文件为例，描述一个整个过程。首先先看一下流程示意图：

       具体步骤如下：
       1）、客户端调用DistributedFileSystem的create()方法，创建新文件（上图中的第1步），这时DistributedFileSystem创建DFSOutputStream，并由用远程调用，让NameNode节点执行同名方法在文件系统的命名空间中创建这一新文件。在DataNode中创建新节点时，需要执行各种检查，如DataNode是否处于正常状态，被创建文件是否存在，客户端是否有权限创建文件，这些检查都通过后才会创建一个新文件，并将操作记录到编辑日志。远程方法调用完后，DistributedFileSystem会将DFSOutputStream对象包装在FSDataOutStream实例中，返回客户端；
       2）、在客户端写入数据时，由于之前创建的时空文件，所以FSDataOutStream对象会向NameNode节点申请数据块并得到可以保存数据块的DataNode节点，然后FSDataOutStream就会和DataNode节点联系建立数据流管道；
       3）、建立数据流管道后，客户端写入FSDataOutStream流中的数据，被分成一个一个的文件包，放入FSDataOutStream流中的内部队列。该队列中的文件包最后被打包成数据包，发往数据流管道，流经管道上的各个DateNode节点并持久化；
       4）、确认包按数据流管道的逆方向向上一个DataNode节点发送确认包，当客户端收到确认包后，就将对应的包从内部队列中删除；
       5）、FSDataOutStream在写玩一个数据块后，数据流管道上的节点会向NameNode节点提交数据块，如果数据队列中还有待输出数据，FSDataOutStream对象会再次向NameNode申请新的数据块节点，为文件添加在新的数据块；
       6）、客户端写完数据后关闭输出流，然后再通知NameNode节点关闭文件，从而完成一次正常的写文件操作。
       如果在写数据期间，数据节点发生故障怎么办呢？首先数据流管道会被关闭，已经发送到管道但还没有收到确认的文件包，会重新添加到FSDataOutStream的输出队列，这样就保证了无论数据流管道中的哪个节点有故障，都不会丢失数据；然后当前正常工作的数据节点上的数据块会被赋予一个新的版本号，并通知NameNode节点，这样在失败的DataNode节点恢复过来后将删除与NameNode节点中版本号不一致的数据块，然后在数据流管道中删除错误DataNode节点并重新建立新管道连接，继续像正常的DataNode节点写数据。
        、在写数据的过程中，有可能出现多于一个数据节点出现故障的情况，这时只要管道中的数据节点数目满足配置项${dfs.replication.min}的值，改制默认为1，就认为写操作是成功的，后续这些数据快后被复制，直到满足配置的${dfs.replication}的值的数目。