HDFS YARN MapReduce关系

HDFS （分布式文件系统）

优缺点

优点

1. 高容错性：副本丢失，可以自动回复。
2. 适合处理大数据
3. 可以构建在廉价的机器上，通过对多副本机制，提高可靠性

缺点

1. 不适合低延时数据访问，比如毫秒级的存储数据，做不到
2. 无法高效的对大量小文件进行存储： 存储大量小文件，会占用NameNode大量的内存来存储文件目录和块信息。NameNode内存有限。小文件存储的寻址时间会超过读取时间。
3. 不支持并发写入，文件随机修改。 a. 一个文件只能由一个写，不允许多个线程同时写。b. 仅支持数据append，不支持文件的随机修改。

组成

NameNode(nn)

存储文件的元数据，如文件名，文件目录结构，文件属性（生成时间 ，副本数，文件权限），以及每个文件的块列表和块所在的DataNode等。
1. Fsimage文件：HDFS文件系统元数据的一个永久性检查点，其中包含了HDFS文件系统的所有目录和文件inode的序列化信息。
2. Edits文件：存放HDFS文件系统的所有更新操作的路径，文件系统客户端执行的所有写操作首先会被记录到此。
3. seen_txid文件保存了一个数字，就是最后一个edits_的数字。最新的edits文件。

DataNode(dn)

在本地文件系统存储文件块数据，以及块数据的校验和。

工作机制

DataNode数据的完整性

1. 当DataNode读取Block时候，会计算CheckSum.
2. 如果计算后的CheckSum和Block创建的时候值不一样，说明Block已经损坏。
3. Client回去读取其他DataNode上的Block
4. 常见的校验算法：crc(32) ,md5(128),shal(160)
5. DataNode在其文件创建后周期性验证CheckSum.

Secondary NameNode(2nn)

每隔一段时间对NameNode元数据备份

工作流程

引入2NN的原因

1. NameNode中的元数据需要放到内存中，这样效率高，但是断电后，元数据丢失。因此产生在磁盘中备份元数据的FsImage。
2. 引入Edits文件（只进行追加操作，效率很高）。每当元数据有更新或者添加元数据时，修改内存中的元数据并追加到Edits中。
3. 长时间添加数据到Edits中，会导致该文件数据过大，效率降低，而且一旦断电，恢复元数据需要的时间过长。因此需要定期进行FsImage和Edits的合并，如果这个操作由NameNode节点完成，又会效率过低。因此，引入一个新的节点SecondaryNamenode，专门用于FsImage和Edits的合并。

其中edits_oo1是拉取之前的操作edits_inprogress_002是拉取之后进行的操作，因此从2NN更新完以后到NN上的数据结合002是最新的数据

读流程

（1）客户端通过DistributedFileSystem向NameNode请求下载文件，NameNode通过查询元数据，找到文件块所在的DataNode地址。
（2）挑选一台DataNode（就近原则，然后随机）服务器，请求读取数据。
（3）DataNode开始传输数据给客户端（从磁盘里面读取数据输入流，以Packet为单位来做校验）。
（4）客户端以Packet为单位接收，先在本地缓存，然后写入目标文件。

写流程

（1）客户端通过Distributed FileSystem模块向NameNode请求上传文件，NameNode检查目标文件是否已存在，父目录是否存在。
（2）NameNode返回是否可以上传。
（3）客户端请求第一个 Block上传到哪几个DataNode服务器上。
（4）NameNode返回3个DataNode节点，分别为dn1、dn2、dn3。
（5）客户端通过FSDataOutputStream模块请求dn1上传数据，dn1收到请求会继续调用dn2，然后dn2调用dn3，将这个通信管道建立完成。
（6）dn1、dn2、dn3逐级应答客户端。
（7）客户端开始往dn1上传第一个Block（先从磁盘读取数据放到一个本地内存缓存），以Packet为单位，dn1收到一个Packet就会传给dn2，dn2传给dn3；dn1每传一个packet会放入一个应答队列等待应答。
（8）当一个Block传输完成之后，客户端再次请求NameNode上传第二个Block的服务器。（重复执行3-7步）

YARN（资源调度器）

组成

1. ResourceManager(RM) 主要作用(整个集群资源（cpu,内存）老大)a. 处理客户端请求b.监控NodeManagerc.启动或监控ApplicationMasterd.资源的分配和调度2. NodeManager（NM)主要作用（单个节点服务器资源的老大）a. 管理单个节点上的资源b.处理来自ResourceManager的命令c.处理来自ApplicationMaster的命令3. ApplicationMaster（AM) 作用（单个任务运行的老大）a. 为应用程序申请资源并分配给内部的任务b. 任务的监控与容错4. Container（相当于一台独立的服务器）YARN中的资源抽象，封装了某个节点上的多维度资源，如内存，CPU，磁盘，网络等。

工作机制

（1）MR程序提交到客户端所在的节点。
（2）YarnRunner向ResourceManager申请一个Application。
（3）RM将该应用程序的资源路径返回给YarnRunner。
（4）该程序将运行所需资源提交到HDFS上。
（5）程序资源提交完毕后，申请运行mrAppMaster。
（6）RM将用户的请求初始化成一个Task。
（7）其中一个NodeManager领取到Task任务。
（8）该NodeManager创建容器Container，并产生MRAppmaster。
（9）Container从HDFS上拷贝资源到本地。
（10）MRAppmaster向RM 申请运行MapTask资源。
（11）RM将运行MapTask任务分配给另外两个NodeManager，另两个NodeManager分别领取任务并创建容器。
（12）MR向两个接收到任务的NodeManager发送程序启动脚本，这两个NodeManager分别启动MapTask，MapTask对数据分区排序。
（13）MrAppMaster等待所有MapTask运行完毕后，向RM申请容器，运行ReduceTask。
（14）ReduceTask向MapTask获取相应分区的数据。
（15）程序运行完毕后，MR会向RM申请注销自己。

三种调度器的

先进先出调度器（FIFO）

单队列，根据提交作业的先后顺序，先来先服务。

容量调度器（Apache hadoop 默认）

特点

1. 多队列：每个队列可以配置一定的资源量，每个队列采用FIFO调度策略。
2. 容量保证：管理员可为每个队列设置资源最低保证和资源使用上限。
3. 灵活性：如果一个队列中资源有剩余，可以暂时共享给需要资源的队列，一旦该队列由新的应用提交，则其他队列要归还。
4. 多租户：支持多用户共享集群（如上图的SS和CLS用户）和多应用程序同时运行。对同一用户提交的作业所占资源量进行限定。

容量分配算法

1. 队列资源分配从root开始，使用深度优先算法，优先选择资源占用率最低的队列分配资源。
2. 作业资源分配默认按照提交作业的优先级和提交时间顺序分配资源
3. 容器资源分配按照容器的优先级分配资源，如果优先级相同，按照数据本地行原则：a.任务和数据在同一节点上b.任务和数据在同一机架上c.任务和数据不再同一节点也不在同一机架上

公平调度器（CDH默认）

特点

同容量调度器一样。

与容量调度器的不同点

1. 核心调度策略不同容量：优先选择资源利用率低的队列公平：优先选择对资源的缺额比例大的
2. 每个队列可以单独设置资源分配方式

缺额

1. 公平调度器设计的目标是：在时间尺度上，所有作业获得公平的资源。某一时刻的一个作业应获取资源和实际获取资源的差距叫缺额。
2. 调度器会优先为缺额大的作业分配资源

队列资源分配方式

Fair策略 （默认）