HDFS2.X中NameNode块报告处理的示例分析

这篇文章主要介绍了HDFS2.X中NameNode块报告处理的示例分析，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。

NameNode会接收两种情况的块报告，DataNode全部块报告与增量块报告。

4.1全量报告分析

       目前全量报告以周期性进行报告，既然已经有启动时候的全量数据块报告，错误块报告，增量块报告（包括删除块报告），为什么还需要周期性全量块报告呢?比如某DataNode接受到数据块但是增量报告失败，那就需要周期性报告来解决了，或者NameNode给DN发送了删除块的命令，但是由于网络等异常，DN没收收到删除命令，这样DN再把这些数据块报告上来就是无效块，需要再次放入无效队列，下次心跳再命令DN删除；同时比如每次块报告会清理DatanodeDescriptor对象维护的块列表还有某个块的信息，但是DN节点再也没有报告上来，定时清除这些无效信息，有助于提高块列表的操作性能，从而提供NameNode的性能。同时我们可以考虑分析是否还有其他原因可能影响NameNode的性能。

为了提高HDFS启动速度，在Hadoop2.0版本中全量块报告分为了两种：启动时候块报告与非启动的时候块报告，即是否是第一次块报告。那么具体又是如何来提高启动速度的呢？在启动的时候，不计算哪些文件元数据需要删除，不计算无效快，这些处理都推迟到下一次块报告进行处理

对于第一次块报告，代码调用流程为：NameNodeRpcServer.blockReport()->BlockManager. processReport()->BlockManager.processFirstBlockReport().对Standby节点，如果报告的数据块所相关元数据日志从节点还没有加载完毕，则会将报告的块信息加入一个队列，当Standby节点加载元数据后，再处理该消息队列，第一次块报告处理详细代码如下，可以看到，为了提高报告速度，只有简单的几步进行块报告处理，仅有验证块是否损坏，然后直接判断块状态是否为FINALIZED状态，如果是，就直接建立块与DN节点的映射。

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1. private void processFirstBlockReport(final DatanodeDescriptor node,  

2.       final BlockListAsLongs report) throws IOException {  

3.     if (report == null) return;  

4.     assert (namesystem.hasWriteLock());  

5.     assert (node.numBlocks() == 0);  

6.     BlockReportIterator itBR = report.getBlockReportIterator();  

7.    

8.     while(itBR.hasNext()) {  

9.       Block iblk = itBR.next();  

10.       ReplicaState reportedState = itBR.getCurrentReplicaState();  

11.       //对于从节点shouldPostponeBlocksFromFuture为true；判断块时间戳//是否大于目前时间  

12.       if (shouldPostponeBlocksFromFuture&&  

13.           namesystem.isGenStampInFuture(iblk.getGenerationStamp())) {  

14. //将块信息加入队列，从节点消化完相关日志，会处理该队列  

15.         queueReportedBlock(node, iblk, reportedState,  

16.             QUEUE_REASON_FUTURE_GENSTAMP);  

17.         continue;  

18.       }  

19.        

20.       BlockInfo storedBlock = blocksMap.getStoredBlock(iblk);  

21.       // If block does not belong to any file, we are done.  

22.       if (storedBlock == null) continue;  

23.        

24.       // If block is corrupt, mark it and continue to next block.  

25.       BlockUCState ucState = storedBlock.getBlockUCState();  

26.       BlockToMarkCorrupt c = checkReplicaCorrupt(  

27.           iblk, reportedState, storedBlock, ucState, node);  

28.       if (c != null) {  

29. //对于从节点，先将块信息加入pendingDNMessages队列  

30. //将块信息加入队列，从节点消化完相关日志，会处理该队列，如果该块还是被损坏，就真的是损坏了  

31.         if (shouldPostponeBlocksFromFuture) {  

32.           // In the Standby, we may receive a block report for a file that we  

33.           // just have an out-of-date gen-stamp or state for, for example.  

34.           queueReportedBlock(node, iblk, reportedState,  

35.               QUEUE_REASON_CORRUPT_STATE);  

36.         } else {  

37. //对于主节点，有块损坏，直接标记为损坏  

38.           markBlockAsCorrupt(c, node);  

39.         }  

40.         continue;  

41.       }  

42.        

43.       // If block is under construction, add this replica to its list  

44.       if (isBlockUnderConstruction(storedBlock, ucState, reportedState)) {  

45.         ((BlockInfoUnderConstruction)storedBlock).addReplicaIfNotPresent(  

46.             node, iblk, reportedState);  

47.         //and fall through to next clause  

48.       }       

49.       //add replica if appropriate  

50.       if (reportedState == ReplicaState.FINALIZED) {  

51.         addStoredBlockImmediate(storedBlock, node);  

52.       }  

53.     }  

54.   }  

而对于非第一次块报告，情况就要复杂一些了，对于报告的每个块信息，不仅会建立块与DN的映射，而且均会检查块是否损坏，块是是否无效，元数据是否已经无效应该删除，是否为UC状态的块等，该过程主要由方法processReport来完成

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1. private void processReport(final DatanodeDescriptor node,  

2.       final BlockListAsLongs report) throws IOException {  

3.     // Normal case:  

4.     // Modify the (block-->datanode) map, according to the difference  

5.     // between the old and new block report.  

6.     //  

7.     Collection<BlockInfo> toAdd = new LinkedList<BlockInfo>();  

8.     Collection<Block> toRemove = new LinkedList<Block>();  

9.     Collection<Block> toInvalidate = new LinkedList<Block>();  

10.     Collection<BlockToMarkCorrupt> toCorrupt = new LinkedList<BlockToMarkCorrupt>();  

11. Collection<StatefulBlockInfo> toUC = new LinkedList<StatefulBlockInfo>();  

12. //统计块，并且判断块是否应该删除，是否应该添加到blocksMap列表等  

13.     reportDiff(node, report, toAdd, toRemove, toInvalidate, toCorrupt, toUC);  

14.    

15.     // Process the blocks on each queue  

16.     for (StatefulBlockInfo b : toUC) {  

17.       addStoredBlockUnderConstruction(b.storedBlock, node, b.reportedState);  

18.     }  

19.     for (Block b : toRemove) {  

20.       removeStoredBlock(b, node);  

21.     }  

22.     for (BlockInfo b : toAdd) {  

23.       addStoredBlock(b, node, null, true);  

24.     }  

25.     for (Block b : toInvalidate) {  

26.       NameNode.stateChangeLog.info("BLOCK* processReport: block "  

27.           + b + " on " + node + " size " + b.getNumBytes()  

28.           + " does not belong to any file.");  

29.       addToInvalidates(b, node);  

30.     }  

31.     for (BlockToMarkCorrupt b : toCorrupt) {  

32.       markBlockAsCorrupt(b, node);  

33.     }  

34.   }  

在reportDiff方法内，实现如下：

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1. private void reportDiff(DatanodeDescriptor dn,  

2.       BlockListAsLongs newReport,  

3.       Collection<BlockInfo> toAdd,              // add to DatanodeDescriptor  

4.       Collection<Block> toRemove,           // remove from DatanodeDescriptor  

5.       Collection<Block> toInvalidate,       // should be removed from DN  

6.       Collection<BlockToMarkCorrupt> toCorrupt, // add to corrupt replicas list  

7.       Collection<StatefulBlockInfo> toUC) { // add to under-construction list  

8.     // place a delimiter分隔符 in the list which separates blocks  

9.     // that have been reported from those that have not  

10.     BlockInfo delimiter = new BlockInfo(new Block(), 1);  

11.     boolean added = dn.addBlock(delimiter);  

12.     assert added : "Delimiting block cannot be present in the node";  

13.     int headIndex = 0; //currently the delimiter is in the head of the list  

14.     int curIndex;  

15.    

16.     if (newReport == null)  

17.       newReport = new BlockListAsLongs();  

18.     // scan the report and process newly reported blocks  

19.     BlockReportIterator itBR = newReport.getBlockReportIterator();  

20.     while(itBR.hasNext()) {  

21.       Block iblk = itBR.next();  

22.       ReplicaState iState = itBR.getCurrentReplicaState();  

23.       BlockInfo storedBlock = processReportedBlock(dn, iblk, iState,  

24.                                   toAdd, toInvalidate, toCorrupt, toUC);  

25.       // move block to the head of the list  

26.       if (storedBlock != null && (curIndex = storedBlock.findDatanode(dn)) >= 0) {  

27.         headIndex = dn.moveBlockToHead(storedBlock, curIndex, headIndex);  

28.       }  

29.     }  

30.     // collect blocks that have not been reported  

31.     // all of them are next to the delimiter  

32.     //收集DN对象中所有没有被DN节点报告上来的块，将这些块信息从DN对象维护的列表中删除，这样可以有效控制DN块列表中存在大量的无效块，  

33.     //影响NameNode的操作性能  

34.     Iterator<? extends Block> it = new DatanodeDescriptor.BlockIterator(  

35.         delimiter.getNext(0), dn);  

36.     while(it.hasNext())  

37.       toRemove.add(it.next());  

38.     dn.removeBlock(delimiter);  

39.   }  

4.2增量报告分析

     相比于全量块报告方式，增量报告报告DN节点很短时间内已经接收完成，或者正在接受或者删除的块，而且为了提高文件上传的效率， DN节点应该尽快将接受到的块报告给NameNode，现在引入了RECEIVING_BLOCK这个一个块状态，有可能就是为了提高写入速度。

                                                                     增量块报告流程图

正在接收的块与已经接收完的块，除了在数据块状态不一样外，其他基本相同，其接收块代码调用流程如下：NameNodeRpcServer.blockReceivedAndDeleted()->BlockManager.processIncrementalBlockReport()->BlockManager. addBlock()->BlockManager.processAndHandleReportedBlock()->BlockManager.processReportedBlock(),在方法processReportedBlock中，首先判断报告的块是否元数据已经从主节点读取到，如果没有加入消息列表

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1. //postpone延期  

2.     //如果是从节点，可能虽然DN节点将块信息报告上来，但是元数据还没有从日志中消化到  

3.     if (shouldPostponeBlocksFromFuture &&  

4.         namesystem.isGenStampInFuture(block.getGenerationStamp())) {  

5.       queueReportedBlock(dn, block, reportedState,  

6.           QUEUE_REASON_FUTURE_GENSTAMP);  

7.       return null;  

8.     }  

<br font-size:16px;white-space:normal;background-color:#FFFFFF;" />然后从blocksMap中查询到数据块对于文件inode，判断文件是否存在；如果判断块属于损害块，冗余分数是否不够等情况，如果块一切正常，且状态为完成，将将其加入blocksMap等集合列表。具体代码如下：

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1. //检查块是否已经被损害  

2.     BlockToMarkCorrupt c = checkReplicaCorrupt(  

3.         block, reportedState, storedBlock, ucState, dn);  

4.     if (c != null) {  

5.       if (shouldPostponeBlocksFromFuture) {  

6.         // If the block is an out-of-date generation stamp or state,  

7.         // but we're the standby, we shouldn't treat it as corrupt,  

8.         // but instead just queue it for later processing.  

9.         queueReportedBlock(dn, storedBlock, reportedState,  

10.             QUEUE_REASON_CORRUPT_STATE);  

11.       } else {  

12.           //将其加入损害列表  

13.         toCorrupt.add(c);  

14.       }  

15.       return storedBlock;  

16.     }  

17.      //如果该数据块正在被构建，加入构建列表  

18.     if (isBlockUnderConstruction(storedBlock, ucState, reportedState)) {  

19.       toUC.add(new StatefulBlockInfo(  

20.           (BlockInfoUnderConstruction)storedBlock, reportedState));  

21.       return storedBlock;  

22.     }  

23.    

24.     //add replica if appropriate  

25.     //如果报告的块状态为FINALIZED且该DN没有报告该块，则加入添加队列  

26.     if (reportedState == ReplicaState.FINALIZED  

27.         && storedBlock.findDatanode(dn) < 0) {  

28.       toAdd.add(storedBlock);  

29.     }  

30.     return storedBlock;  

31. 
    

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