HDFS——DN整体架构与启动流程

前面文件介绍了dn的持久化文件与对应的数据结构，本文来介绍写dn的整体架构，以及dn的启动流程。

【整体架构】

如图所示，从功能逻辑上来划分，dn的架构可以分为三层。

最上层为服务层，这一层主要包括三个模块：

• RpcServer 对外提供RPC服务，即来自客户端，namenode（后面均简称为nn），其他所有dn的rpc请求处理入口。
• DataXceiver 数据传输服务，客户端对block的读写数据传输，以及dn与dn之间数据副本的拷贝都是通过该服务完成的。
• DatanodeHttpServer 对外提供http服务，主要用于展示dn内部的一些状态。

底层为数据存储层，dn中的所有服务都是在数据存储的基础上完成的，具体可以分为两个部分：

• FsDataset：抽象了dn中数据块的所有操作，可以理解为负责dn中block的创建、读、写、删除等操作与管理，详细参考《DN的存储数据结构》
• DataStorage：负责管理和组织dn中的磁盘存储空间，同时也负责管理存储空间的生命周期（包括升级、回滚等操作）。 在DataStorage中，包含了一个以BlockPoolID为key，value为BlockPoolSliceStorage的map表，用于BlockPool的磁盘存储管理。

中间一层为逻辑业务层，这一层主要包含的模块有：

• BlockPoolManager： HDFS在引入联邦之后，dn会存储多个blockpool的信息，而每个blockpool位于一个命名空间中，即一个blockpool位于一个（对）nn中。 因此，BlockPoolManager模块中会包含一个BPOfferService的列表，每个BPOfferService对应于一个BP，在BPOfferService中又包含一个或一对BPServiceActor，分别负责与该BP所在的ActiveNameNode和StandbyNameNode通信，具体包括心跳上报，block全量汇报，block增量汇报，并执行心跳响应中所携带的nn下发的命令。
• DirectoryScanner： 负责进行磁盘目录的扫描，检查磁盘目录中的block文件与内存中记录的block是否一致，如果不一致，会额外进行标记，并通过block汇报的时候上报nn。
• BlockScanner： 负责dn中所有block数据的完整性校验。

【DN的启动流程】

了解了DN的整体框架后，来看看DN的启动流程。

1. 依次构造DataNode、DataStorage、DataXceiver、DatanodeHttpServer对象。
2. 构造BlockPoolManager对象，然后根据配置项构造一个或多个BPOfferService对象，在BPOfferService内部根据对应的nn地址，分别为每个nn构造一个BPServiceActor对象。
3. BPServiceActor内部会启动一个线程，该线程运行后首先会与nn建立连接，然后请求nn的命名空间信息。
4. 收到nn命名空间请求的响应后（响应中会包含命名空间的信息，BP的信息等），完成FsDataset相关对象的初始化，具体包括根据配置的目录依次构建出FsVolume，读取目录下的BP目录，构造出BlockPoolSlice；然后扫描BP下rbw，finalized目录中的block文件，在内存中构造出完整的ReplicaMap（扫描文件名，但不读取具体的文件内容）；最后初始化目录扫描器DirectoryScanner，并启动扫描。
5. 完成FsDataset相关信息的构造后，BPServiceActor中的线程将继续向nn进行注册，注册需要上报dn磁盘容量等存储相关的信息。
6. 完成注册后，BPServiceActor的线程进入循环，定期向nn发送心跳，处理nn下发的命令，同时ipcServer和DataXceiver开始正常提供服务。

本文就介绍到这里，后续将继续分享dn中的一些具体实现逻辑，敬请期待，同时也欢迎交流分享。。。