Hadoop-0.1版本FSNamesystem类笔记

jdxyzlh

　　这个类维护了系统中多个重要的表：
　　 1.dir

     FSDirectory dir;
　　文件的目录结构，也就是传说中的元数据，具体是由iNode组成，可以理解为文件到块的映射，保存在NameNode的本地内存和硬盘中。

 初始化：在FSNamesystem类的构造函数中，调用FSDirectory类构造函数，其参数dir是xml配置文件  中"dfs.name.dir"所对应的值，其默认值为"/tmp/hadoop/dfs/name"。

     this.dir = new FSDirectory(dir);
　　FSDirectory类构造函数：

     public FSDirectory(File dir) throws IOException {
File fullimage = new File(dir, "image");
if (! fullimage.exists()) {
throw new IOException("NameNode not formatted: " + dir);
}
File edits = new File(dir, "edits");
if (loadFSImage(fullimage, edits)) {
saveFSImage(fullimage, edits);
}
synchronized (this) {
this.ready = true;
this.notifyAll();
this.editlog = new DataOutputStream(new FileOutputStream(edits));
}
}
　　FS_IMAGE是给内存中的FSDirectory类实例做备份的，image是FS_IMAGE所存储的路径，也就是说如果这个路径不存在，说明NameNode还没有格式化，换句话说在格式化的函数中一定能找到类似下面这样的代码

     File image = new File(dir, "image");
image.mkdirs();
　　接着FSDirectory类构造函数会读logEdit，目录的添加，删除，重命名，创建路径这四个操作会记录到logEdit，logEdit隔一段时间就会把这些修改作用到FS_IMAGE上，也就是说，对读到的FS_IMAGE做logEdit会得到最新的目录结构。至于从本地文件系统读FS_IMAGE和logEdit的过程，等讲到hdfs io时再说。也就是说，现在内存中的FSDirectory类实例已经是最新的了。至此FSDirectory类实例化结束。
　　 在下列情况下其值发生变化：
　　（1）在调用ClientProtocol接口中的create()函数时，文件需要覆盖时会调用delete()函数，同样对应于logEdit的删除。
　　（2）在调用ClientProtocol接口中的complete()函数时，要把完成的文件添加到FSDirectory类实例中去，包括所包含的块(从pendingCreates中该文件对应的Vecor中获取的)。对应于logEdit的添加。
　　（3）在调用ClientProtocol接口中的rename()函数时，对应于logEdit的重命名。
　　（4）在调用ClientProtocol接口中的delete()函数时，对应于logEdit的删除。
　　（5）在调用ClientProtocol接口中的mkdir()函数时，对应于logEdit的创建路径。
　　2.datanodeMap

     TreeMap datanodeMap = new TreeMap();
　　记录节点到块的映射，Key是UTF8类的实例（DataNode的Name），Value是DatanodeInfo类的实例。
　　DatanodeInfo类的成员变量有：

     private UTF8 name;
private long capacityBytes, remainingBytes, lastUpdate;
private volatile TreeSet blocks;
　　在下列情况下其值发生变化：
　　（1）在调用DatanodeProtocol接口中的sendHeartbeat()函数时，如果该节点未被datanodeMap所记录，则增加该节点信息。当然这里不包含该节点的块信息，也就是说其存储DatanodeInfo类的实例并没有其所对应块信息。 
　　（2）在调用DatanodeProtocol接口中的blockReport()函数时，如果Datanode所报告的块datanodeMap中没有，则添加，否则删除。这里增加了datanodeMap的块信息，也就是DatanodeInfo类的实例中所对应的块信息。
　　（3）在调用DatanodeProtocol接口中的blockReceived()函数时和ClientProtocol接口中的reportWrittenBlock()函数时，这里增加了datanodeMap的块信息，也就是DatanodeInfo类的实例中所对应的块信息。
　　（4）当心跳监视器监视到某个节点对应的心跳过期时，则把该心跳对应的节点从datanodeMap中删除。
　　3.heartbeats

    TreeSet heartbeats = new TreeSet(new Comparator() {
public int compare(Object o1, Object o2) {
DatanodeInfo d1 = (DatanodeInfo) o1;
DatanodeInfo d2 = (DatanodeInfo) o2;            
long lu1 = d1.lastUpdate();
long lu2 = d2.lastUpdate();
if (lu1 < lu2) {
return -1;
} else if (lu1 > lu2) {
return 1;
} else {
return d1.getName().compareTo(d2.getName());
}
}
});
　　记录当前活跃的节点，保存DatanodeInfo类的实例。与datanodeMap同步增删其对应的DatanodeInfo类的实例。
　　在下列情况下其值发生变化：
　　（1）在调用DatanodeProtocol接口中的sendHeartbeat()函数时，如果该节点未被heartbeats所记录，则增加该节点信息，当然这里不包含该节点的块信息，也就是说其存储DatanodeInfo类的实例并没有其所对应块信息。
　　（2）当心跳监视器监视到某个节点对应的心跳过期时，则把该节点对应的心跳从heartbeats中删除。
　　4.blocksMap

    TreeMap blocksMap = new TreeMap();
　　块到节点的映射，KEY是Block类实例，Value是DatanodeInfo类实例的TreeSet。可看作与datanodeMap记录相反的信息。与datanodeMap同步增删其对应的DatanodeInfo类实例中的块信息。
　　在下列情况下其值发生变化：
　　（1）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReport()函数时，如果该块以前记录过（通过和datanodeMap的对比），而报告中没有，则删除blocksMap中该块所对应的现在这个报告节点。如果以前没有记录过，而报告中有，则添加blocksMap中该块所对应的现在这个报告节点。
　　（2）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReceived()函数时和ClientProtocol接口中的reportWrittenBlock()函数时，添加映射到blocksMap中。
　　（3）当心跳监视器监视到某个节点对应的心跳过期时，从blocksMap中删除该节点所对应的块。
　　 5.recentInvalidateSets

     TreeMap recentInvalidateSets = new TreeMap();
　　节点到需要删除的块的映射，通过Command形式发给DataNode节点以删除。Key是UTF8类的实例（DataNode）Value是block的类实例的Vector。
　　 在下列情况下其值发生变化：
　　（1）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReport()函数时，如果该块以前没有记录过，而报告中有，则添加blocksMap中该块所对应的现在这个报告节点。如果该块在FSDirectory类实例中依然存在并且该块没有在excessReplicateMap节点所对应得多余块中（我再并且）存有该快的节点数大于了系统设定的块最大复制数，则随机的选一个节点，加上该多余的块添加到excessReplicateMap中，再加到recentInvalidateSets中。
　　（2）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReceived()函数时和ClientProtocol接口中的reportWrittenBlock()函数时，添加映射到blocksMap中。如果该块在FSDirectory类实例中依然存在并且该块没有在excessReplicateMap节点所对应得多余块中（我再并且）存有该快的节点数大于了系统设定的块最大复制数，则随机的选一个节点，加上该多余的块添加到excessReplicateMap中，再加到recentInvalidateSets中。
　　（3）在调用DatanodeProtocol接口中的 getBlockwork()函数时，如果是删除命令，从recentInvalidateSets删除该节点所对应的块。
　　（4）在调用ClientProtocol接口中的create()函数时，文件需要覆盖时会调用delete()函数，添加信息到recentInvalidateSets。
　　6. neededReplications

     private TreeSet neededReplications = new TreeSet();
　　没有达到需要的复制块的数量，就把该块加入到neededReplications中。neededReplications中存储的是Block类的实例。
　　 在下列情况下其值发生变化：
　　（1）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReport()函数时，如果该块以前记录过（通过和datanodeMap的对比），而报告中没有，则删除blocksMap中该块所对应的现在这个报告节点。同时如果该块在FSDirectory类实例中依然存在且现在块数小于需要复制的块数，说明该块不是通过ClientProtocol接口中的delete()函数删除的，所以导致该块没有被报告，是该DataNode节点本身的故障问题，所以需要另复制该块到其他节点，故添加该Block到neededReplications。
　　（2）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReport()函数时，如果该块以前没有记录过，而报告中有，则添加blocksMap中该块所对应的现在这个报告节点。同时，如果该块在FSDirectory类实例中依然存在且现在块数大于需要复制的块数，则从neededReplications删除该块。（可能失效的节点恢复了过来）否则，则添加该Block到neededReplications。
　　（3）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReceived()函数时和ClientProtocol接口中的reportWrittenBlock()函数时，添加映射到blocksMap中。同时，如果该块在FSDirectory类实例中依然存在且现在块数大于需要复制的块数，则从neededReplications删除该块。（可能失效的节点恢复了过来）否则，则添加该Block到neededReplications。
　　（4）在调用DatanodeProtocol接口中的 getBlockwork()函数时，在制定复制命令时，首先检查是否块在FSDirectory类实例中依然存在，如果不存在，从neededReplications中把块删除。如果该块在neededReplications中，则把该块从neededReplications中删除。
　　（5）在调用ClientProtocol接口中的complete()函数时，如果块所对应的节点数小于需要复制的块数时，添加该块到neededReplications中。（这里还不太明白，再调用complete()前，dfsclient应该已经调用过reportWrittenBlock()了，所以datanodeMap已经被修改了，为什么还会出现这种情况呢？）
　　（6）当心跳监视器监视到某个节点对应的心跳过期时，则删除节点所对应的块。同时如果该块在FSDirectory类实例中依然存在且现在块数小于需要复制的块数，则添加该块到neededReplications。
　　7. pendingReplications

     private TreeSet pendingReplications = new TreeSet();
　　pendingReplications中存储的是Block类的实例。
　　 在下列情况下其值发生变化：
　　（1）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReport()函数时，如果该块以前没有记录过，而报告中有，则添加blocksMap中该块所对应的现在这个报告节点。同时如果该块在FSDirectory类实例中依然存在且现在块数大于需要复制的块数，则从pendingReplications删除该块。
　　（2）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReceived()函数时和ClientProtocol接口中的reportWrittenBlock()函数时，添加映射到blocksMap中。同时如果该块在FSDirectory类实例中依然存在且现在块数大于需要复制的块数，则从pendingReplications删除该块。
　　（3）在调用DatanodeProtocol接口中的 getBlockwork()函数时，在制定复制命令时，首先检查是否块在FSDirectory类实例中依然存在，如果不存在，从neededReplications中把块删除。如果该块在neededReplications中，则把该块从neededReplications中删除，添加该块至pendingReplications。
　　8.excessReplicateMap(它的作用现在不是很清楚，和recentInvalidateSets有什么联系和区别呢？)

     TreeMap excessReplicateMap = new TreeMap();
　　Key是UTF8类的实例（DataNode的Name），Value是Block类实例的TreeSet. 
　　在下列情况下其值发生变化：
　　（1）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReport()函数时，如果该块以前记录过（通过和datanodeMap的对比），而报告中没有，则删除blocksMap中该块所对应的现在这个报告节点。因为报告中没有该块，说明该块已经不再该DataNode，所以也就谈不上该块在该节点是多余的了，故从excessReplicateMap中删除。
　　（2）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReport()函数时，如果该块以前没有记录过，而报告中有，则添加blocksMap中该块所对应的现在这个报告节点。如果该块在FSDirectory类实例中依然存在并且该块没有在excessReplicateMap节点所对应得多余块中（我再并且）存有该快的节点数大于了系统设定的块最大复制数，则随机的选一个节点，加上该多余的块添加到excessReplicateMap中。
　　（3）在调用DatanodeProtocol接口中的 blockReceived()函数时和ClientProtocol接口中的reportWrittenBlock()函数时，添加映射到blocksMap中。如果该块在FSDirectory类实例中依然存在并且该块没有在excessReplicateMap节点所对应得多余块中（我再并且）存有该快的节点数大于了系统设定的块最大复制数，则随机的选一个节点，加上该多余的块添加到excessReplicateMap中。
　　（4）当心跳监视器监视到某个节点对应的心跳过期时，则节点所对应的块。该块已经不再该DataNode，所以也就谈不上该块在该节点是多余的了，故从excessReplicateMap中删除。
　　9.pendingCreates

     TreeMap pendingCreates = new TreeMap();
　　正在创建的文件，Key是UTF-8的实例（文件名），Value是该文件包含的块（Block类的实例的Vector）。
　　在下列情况下其值发生变化：
　　（1）在调用ClientProtocol接口中的create()函数时，把文件加入到pendingCreates，创建空的Vector 。
　　（2）在调用ClientProtocol接口中的abandonBlock()函数时，把块从pendingCreates中的Vector中删除，文件不删除。
　　（3）在调用ClientProtocol接口中的addBlock()函数时，如果文件正在被创建，则增加一个块到Vector中。
　　（4）在调用ClientProtocol接口中abandonFileInProgress()函数时，把文件从pendingCreates中删除。
　　（5）在调用ClientProtocol接口中complete()函数时，NameNode通过节点或客户上报块的信息把块的长度这个字段在pendingCreates中的Vector中存的Block加上，然后在FSDirectory类的实例修改过后，把文件从从pendingCreates中删除。
　　（6）如果锁监视器监视到锁过期且持有锁的文件正在被创建，则把文件从pendingCreates中删除。
　　10.pendingCreateBlocks

     TreeSet pendingCreateBlocks = new TreeSet();
　　正在创建的块，存储的是Block类的实例。
　　（1）在调用ClientProtocol接口中的create()函数时，把文件对应的块加入到pendingCreateBlocks。
　　（2）在调用ClientProtocol接口中的abandonBlock()函数时，把文件对应的块从pendingCreateBlocks中删除。
　　（3）在调用ClientProtocol接口中的addBlock()函数时，如果文件正在被创建，则增加一个块到pendingCreateBlocks中。
　　（4）在调用ClientProtocol接口中abandonFileInProgress()函数时，把该文件对应的所有块从pendingCreateBlocks 中删除。
　　（5）在调用ClientProtocol接口中complete()函数时，把该文件对应的块从pendingCreateBlocks中删除。
　　（6）如果锁监视器监视到锁过期且持有锁的文件正在被创建，则把文件对应的块从pendingCreateBlocks中删除。