1. 当时HDFS概略

1.1 当时HDFS架构

当时HDFS包括两层结构：

(1)Namespace办理目录，文件和数据块。它支撑常见的文件体系操作，如创立文件，修正文件，删去文件等。

(2)Block Storage有两部分组成：

Block Management保护集群中datanode的根本关系，它支撑数据块相关的操作，如：创立数据块，删去数据块等，一同，它也会办理副本的仿制和寄存。

Physical Storage存储实践的数据块并供给针对数据块的读写服务。

【Block Storage的这两部分分别在namenode和datanode上完结，所以该模块由namenode和datanode分工完结】

当时HDFS架构只允许整个集群中存在一个namespace，而该namespace被仅有的一个namenode办理。这个架构使得HDFS十分简略完结，可是，它（见上图）在具体完结进程中会呈现一些含糊点，从而导致了许多局限性（下面即将具体阐明），当然这些局限性只要在具有大集群的公司，像baidu，腾讯等呈现。

1.2 当时HDFS局限性

【Block Storage和namespace高耦合】

当时namenode中的namespace和block management的结合使得这两层架构耦合在一同，难以让其他或许namenode完结计划直接运用block storage。

【namenode扩展性】

HDFS的底层存储是能够水平扩展的（解说：底层存储指的是datanode，当集群存储空间不行时，可简略的增加机器已进行水平扩展），但namespace不能够。当时的namespace只能寄存在单个namenode上，而namenode在内存中存储了整个分布式文件体系中的元数据信息，这约束了集群中数据块，文件和目录的数目。

【功能】

文件操作的功能限制于单个namenode的吞吐量，单个namenode当时仅支撑约60K的task，而下一代Apache MapReduce将支撑多于100K的并发使命，这隐含着要支撑多个namenode。

【阻隔性】

现在大部分公司的集群都是同享的，每天有来自不同group的不同用户提交作业。单个namenode难以供给阻隔性，即：某个用户提交的负载很大的job会减慢其他用户的job，单一的namenode难以像HBase依照运用类别将不同作业分派到不同namenode上。

2. HDFS Federation

2.1 为什么选用Federation

选用Federation的最首要原因是简略，Federation能够快速的处理了大部分单Namenode的问题。

Federation 整个中心规划完结大约用了4个月。大部分改动是在Datanode、Config和Tools，而Namenode自身的改动十分少，这样 Namenode原先的鲁棒性不会受到影响。这使得该计划与之前的HDFS版别兼容。

2.2 Federation架构

为了水平扩展namenode，federation运用了多个独立的namenode/namespace。这些namenode之间是联合的，也便是说，他们之间彼此独立且不需求相互和谐，各自分工，办理自己的区域。分布式的datanode被用作通用的数据块存储设备。每个datanode要向集群中一切的namenode注册，且周期性地向一切namenode发送心跳和块陈述，并履行来自一切namenode的指令。

一个block pool由归于同一个namespace的数据块组成，每个datanode或许会存储集群中一切block pool的数据块。

每个block pool内部自治，也便是说各自办理各自的block，不会与其他block pool沟通。一个namenode挂掉了，不会影响其他namenode。

某个namenode上的namespace和它对应的block pool一同被称为namespace volume。它是办理的根本单位。当一个namenode/nodespace被删去后，其一切datanode上对应的block pool也会被删去。当集群晋级时，每个namespace volume作为一个根本单元进行晋级。

2.3 Federation要害技术点

【命名空间办理】

Federation中存在多个命名空间，怎么区分和办理这些命名空间十分要害。在Federation中并选用“文件名hash”的办法，由于该办法的locality十分差，比方：检查某个目录下面的文件，假如选用文件名hash的办法寄存文件，则这些文件或许被放到不同namespace中，HDFS需求拜访一切namespace，价值过大。为了便利办理多个命名空间，HDFS Federation选用了经典的Client Side Mount Table。

如上图所示，每个深色三角形代表一个独立的命名空间，上方淡色的三角形代表从客户视点去拜访下方的子命名空间。各个深色的命名空间Mount到淡色的表中，客户能够拜访不同的挂载点来拜访不同的命名空间，这就如同在Linux体系中拜访不同挂载点相同。这便是HDFS Federation中命名空间办理的根本原理：将各个命名空间挂载到大局mount－table中，就能够做将数据到大局同享；相同的命名空间挂载到个人的mount-table中，这就成为运用程序可见的命名空间视图。

2.4 首要长处

【扩展性和阻隔性】

支撑多个namenode水平扩展整个文件体系的namespace。可依照运用程序的用户和品种别离namespace volume，从而增强了阻隔性。

【通用存储服务】

Block Pool笼统层为HDFS的架构敞开了立异之门。别离block storage layer使得：

<1> 新的文件体系（non-HDFS）能够在block storage上构建

<2> 新的运用程序（如HBase）能够直接运用block storage层

<3> 别离的block storage层为将来彻底分布式namespace打下根底

【规划简略】

Federation 整个中心规划完结大约用了4个月。大部分改动是在Datanode、Config和Tools中，而Namenode自身的改动十分少，这样 Namenode原先的鲁棒性不会受到影响。尽管这种完结的扩展性比起真实的分布式的Namenode要小些，可是能够无能为力满意需求，别的Federation具有杰出的向后兼容性，已有的单Namenode的布置装备不需求任何改动就能够持续作业

3. HDFS Federation缺乏

【单点故障问题】

HDFS Federation并没有彻底处理单点故障问题。尽管namenode/namespace存在多个，可是从单个namenode/namespace看，依然存在单点故障：假如某个namenode挂掉了，其办理的相应的文件便不能够拜访。Federation中每个namenode依然像之前HDFS上完结相同，配有一个secondary namenode，以便主namenode挂掉一下，用于复原元数据信息。

【负载均衡问题】

HDFS Federation选用了Client Side Mount Table分摊文件和负载，该办法更多的需求人工介入已达到抱负的负载均衡。

原文链接：http://shitouer.cn/2012/12/HDFS-federation-introduction/

【修改引荐】

1. 分布式文件体系HDFS规划
2. 分布式文件体系HDFS中Block介绍
3. HBase规划：看上去很美
4. 三种东西永久不要放到数据库里
5. 没有数据驱动的流程和产品 大数据将毫无价值