HDFS DN工作机制

HDFS（Hadoop Distributed File System）是一种分布式文件系统，可以存储和处理大规模数据集。在HDFS中，DN（DataNode）是一个工作节点，负责存储和管理数据块。

数据块的管理

在HDFS中，文件会被分成若干个数据块（默认大小为128MB），并存储在不同的DN上。DN会将数据块写入本地磁盘，并对数据块进行管理，包括复制、删除等操作。DN还会周期性地向NN发送心跳信号，汇报本地数据块的状态和可用性。

说明： 假设一个文件被分成三个数据块，分别存储在DN1、DN2、DN3上。当DN1发生故障时，NN会收到DN1的心跳信号，并发现其中一个数据块不可用。此时，NN会将该数据块的副本从DN1上删除，并从DN2或DN3中选择一个副本进行恢复。

数据块的复制

为了保证数据的可靠性和容错性，HDFS会将每个数据块存储多个副本（默认为3个），并将副本分布在不同的DN上。当有新的数据块写入时，DN会向NN请求一个可用的DN列表，并将数据块的副本写入这些DN上。每个DN都会周期性地向其他DN请求数据块的副本，以保证自己拥有足够的副本。

说明： 假设一个数据块需要存储三个副本，分别存储在DN1、DN2、DN3上。当有新的数据块写入时，DN1会向NN请求一个可用的DN列表，NN会返回DN2和DN3。此时，DN1会将数据块的副本写入DN2和DN3上，并周期性地向它们请求数据块的副本。

数据块的删除

当一个文件或者数据块不再需要时，HDFS会将它们从系统中删除。在删除数据块时，HDFS会考虑该数据块的副本情况，并保证至少有一个副本存活。

说明： 假设一个数据块需要存储三个副本，分别存储在DN1、DN2、DN3上。当需要删除该数据块时，HDFS会首先从NN中删除数据块的元数据信息。然后，HDFS会向DN1、DN2和DN3发送删除命令。当其中一个DN收到删除命令后，它会将本地副本删除，并向其他DN请求数据块的副本，以保证至少有一个副本存活。

数据块的读取

当需要读取一个文件或者数据块时，客户端会向NN发送读取请求，NN会返回该数据块的副本列表。然后，客户端会从副本列表中选择一个DN进行读取，并向该DN发送读取请求。如果所选DN不可用，则客户端会从副本列表中选择另一个DN进行读取。

说明： 假设一个数据块需要存储三个副本，分别存储在DN1、DN2、DN3上。当需要读取该数据块时，客户端会向NN发送读取请求，NN会返回副本列表[D1, D2, D3]。客户端会选择一个DN进行读取，比如选择DN1。如果DN1不可用，则客户端会选择另一个DN进行读取。

数据块的校验和

为了保证数据块的完整性和可靠性，HDFS会为每个数据块生成一个校验和，并将其存储在NN中。在读取数据块时，客户端会对读取的数据块进行校验和计算，并将计算结果与存储在NN中的校验和进行比较，以确保数据块的完整性。

说明： 假设一个数据块的校验和为C，存储在NN中。当需要读取该数据块时，客户端会选择一个DN进行读取，并从DN上读取数据块B。然后，客户端会对B进行校验和计算，得到C'。最后，客户端将C'与存储在NN中的校验和C进行比较，以确定数据块的完整性。