NameNode管理檔案系統的命名空間。它維護著檔案系統樹及整棵樹內所有的檔案和目錄。這些信息以兩個檔案形式永久保存在本地磁碟上：命名空間鏡像檔案和編輯日誌檔案。NameNode也記錄著每個檔案中各個塊所在的數據節點信息，但它並不永久保存塊的位置信息，因為這些信息在系統啟動時由數據節點重建。
基本介紹
- 外文名：NameNode
節點介紹,數據結構,
節點介紹
HDFS集群有兩類節點，並以管理者-工作者模式運行，即一個NameNode（管理者）和多個DataNode（工作者）。一個HDFS cluster包含一個NameNode和若干的DataNode，NameNode（以下簡稱nn）是master，主要負責管理hdfs檔案系統，具體地包括namespace管理（其實就是目錄結構），block管理（其中包括 filename->block，block->datanode list的對應關係）。nn提供的是始終被動接收服務的server，主要有四類協定接口：ClientDatanodeProtocol接口、ClientProtocol接口、DatanodeProtocol接口、NamenodeProtocol接口。DataNode(以下簡稱dn)主要是用來存儲數據檔案，HDFS將一個檔案分割成一個個的block，這些block可能存儲在一個DataNode上或者是多個DataNode上。dn負責實際的底層的檔案的讀寫，如果客戶端client程式發起了讀hdfs上的檔案的命令，那么首先將這些檔案分成block，然後nn將告知client這些block數據是存儲在哪些dn上的，之後，client將直接和dn互動。
還有一個重要的節點：Secondary NameNode，該部分主要是定時對NameNode進行數據snapshots進行備份，這樣儘量降低NameNode崩潰之後，導致數據的丟失，其實所作的工作就是從nn獲得fsimage和edits把二者重新合併然後發給nn，這樣，既能減輕nn的負擔又能保險地備份。
數據結構
FSdirectory
FSDirectory存儲整個檔案系統的目錄狀態，對整個目錄結構的管理通過調用FSImage和FSEditLog的方法從namenode本地磁碟讀取元數據信息和向本地磁碟寫入元數據信息，並登記對目錄結構所作的修改到日誌檔案。另外，FSDirectory保存了檔案名稱和數據塊的映射關係。INode是對檔案系統目錄結構中一個節點的抽象
INodeFile和INodeDirectory均繼承自INode類，分別表示檔案節點和目錄節點。
INodeFile類中最重要的數據結構是BlockInfo blocks[]，它記錄了一個檔案所包含的所有Block，成員方法的操作大都與Block相關
INodefileUnderConstruction表示正在都建的檔案
INodeDirectory的關鍵數據結構是List<INode> children記錄了目錄下所有的子節點信息
INodeDirectoryWithQuota表示有配額限制的目錄，根目錄就是這種類型。
FSimage
把檔案和目錄的元數據信息持久化地存儲到fsimage檔案中，每次啟動時從中將元數據載入到記憶體中構建目錄結構樹，之後的操作記錄在edits log中
定期將edits與fsimage合併刷到fsimage中
loadFSImage(File curFile)用於從fsimage中讀入Namenode持久化的信息。fsimage中保存的元數據信息格式如下，hdfs載入和寫入時都按照該格式進行
fsimage是一個二進制檔案，當中記錄了HDFS中所有檔案和目錄的元數據信息，這是網上流傳的一張經典圖。
imageVersion（int）——image版本號
namespaceID（int）——命名空間ID，在namenode的生命期內保持不變，datanode註冊時
返回作為其registrationID，每次和namenode通信時都要檢查，不認識的namespaceID拒絕連線.
numFiles（16版以後long型）記錄檔案系統中的檔案數
genstamp（long）生成image時間戳
下面是numFiles個檔案（目錄）信息：
path（String）檔案或目錄路徑
replication（int）副本數，會調用FSEditLog.adjustReplication(replication);調整，目錄的為0
mtime（long）修改時間
atime（long）訪問時間
blockSize（long）塊大小，目錄是0
NumBlocks（int）檔案包含的塊數（imageVersion 9以後的版本numBlocks>=0時表示檔案，之前的版本>0時表示檔案），目錄的為-1，saveINode2Image方法中可以看到
如果是檔案，下面是NumBlocks個block的相關信息：
blockId(long)：該檔案的block的blockid，
numBytes(long)：該block的大小
generationStamp(long)：該block的時間戳
如果是目錄，讀入quota信息：
nsQuota（long）命名空間大小配額，默認-1
dsQuota（long）磁碟空間配額，默認-1
下面是許可權相關
username（String）檔案或目錄的所屬用戶名
groupname（String）組名
permission（short）許可權
如果前面的path.length==0，表示根目錄，設定根目錄的配額，修改時間，訪問時間和許可權信息。
將這些信息讀入記憶體之後，構造一個檔案目錄結構樹，將表示檔案或目錄的節點填入到結構中。
然後是載入datanode信息（新版已取消該項）
再之後是載入FilesUnderConstruction.
BlocksMap
block->datanode的信息沒有持久化存儲，而是namenode通過datanode的blockreport獲取block->datanode list
BlocksMap負責維護了三種信息：
block->datanode list
block->INodeFile
datanode->blocks
這要歸功於一個很牛逼的結構：Object[] triplets
他是一個三元組，每個block有幾個副本，就有幾個三元組。三元組的第一個元素表示該block所屬的Datanode，類型是DatanodeDescriptor，通過它獲得
block->datanode list
第二/三個元素表示該block所在Datanode上的前/後一個block（前驅和後繼），類型是BlockInfo，通過它獲得datanode->blocks
藉助這個三元組可以找到一個block所屬的所有datanode，也可以通過三元組的後兩個元素信息找到一個datanode上所有的block。
上面這兩個結構介紹之後，nn需要的namespace信息和block信息基本就全了。在nn載入fsimage完成之後，BlocksMap中只有每個block到其所屬的datanodes list的對應關係信息還沒建立。然後通過dn的blockReport來收集構建。當所有的dn匯報給nn的blockReport處理完畢後，BlocksMap整個結構也就構建完成了。
