1. HDFS读写流程

1. 读数据流程

1)客户端向namenode发起RPC调用，请求读取文件数据。

2)namenode检查文件是否存在，如果存在则获取文件的元信息（blockid以及对应的datanode列表）。

3)客户端收到元信息后选取一个网络距离最近的datanode，依次请求读取每个数据块。客户端首先要校检文件是否损坏，如果损坏，客户端会选取另外的datanode请求。

4)datanode与客户端建立socket连接，传输对应的数据块，客户端收到数据缓存到本地，之后写入文件。

5)依次传输剩下的数据块，直到整个文件合并完成。

1. 写数据流程

1).客户端发出请求 hdfs dfs -put /etc/profile /qf/data

2).namenode查看维护的目录结构，检查/qf/data是否存在，如不存在直接报错”no such file or directory“，

如存在返回给客户端同意上传文件请求，将操作写入日志文件

3).客户端请求上传第一个块，询问namenode块的存储位置

4).namenode查看自己的datanode池，返回给客户端一个datanode列表

5).客户端发出请求建立pipeline

6).客户端先把文件写入缓存，达到一个块的大小时,会在客户端和第一个datanode建立连接开始流式的传输数据，

这个datanode会一小部分一小部分（4K）的接收数据然后写入本地仓库，同时会把这些数据传输到第二个datanode，

第二个datanode也同样一小部分一小部分的接收数据并写入本地仓库，同时传输给第三个datanode

(在流式复制时，逐级传输和响应采用响应队列来等待传输结果。队列响应完成后返回给客户端)

7).第一个数据块传输完成后会使用同样的方式传输下面的数据块直到整个文件上传完成。

8).整个文件完成，namenode更新内存元数据

2.namenode的启动过程

(1)加载镜像文件，还原了checkpoint时间节点前的元数据（包含目录结构，文件大小，块的大小，块的id等等信息），不包含块的存储位置

(2)加载edits文件，还原了checkpoint时间节点到集群停止的元数据，不包含块的存储位置。（至此namenode还原的元数据唯一缺失的就是块的存储位置）

(3)blockreport阶段，datanode启动，向namendoe汇报自己所管理的块及块的id，namenode根据块的ID还原块的存储位置

(4)在blockreport结束后，集群会判断，datanode的启动数量（可设置，默认为0），丢失的块的占比（可设置，默认0.999f）

是否满足退出安装模式的条件，如果满足，30秒后退出安全模式。在安全模式下namenode会删除多余的块

（副本数为3，结果实际存储4个。ps:这种情况发生在datanode宕机，集群把宕机的datanode管理的块进行了复制，而宕机的datanode又重新启动了）

还会复制低于副本数的块。

3.HDFS不适合存储小文件，如果生成场景中还必须将这些小文件进行存储（比如，每天产生的日志，数据量很小，但是必须存储）

HDFS天生就是为存储大文件而生的，一个块的元数据大小大概在150byte左右，存储一个小文件就要占用150byte的内存，如果存储大量的小文件

很快就将内存耗尽，而整个集群存储的数据量很小，失去了HDFS的意义

可以将数据合并上传，或者将文件append形式追加在HDFS文件末尾。

4.什么情况下会进入安全模式，安全模式的解决办法

块的数量低于阀值，datanode启动数量不够都会进入安全模式

(1)调低阀值

hdfs-site.xml中

<name>dfs.namenode.safemode.threshold-pct</name>

<value>0.999f</value>

(2)强制离开

hdfs dfsadmin -safemode leave

(3)重新格式化集群

(4)修复损坏的块文件

5.说一下HDFS的可靠性策略

1）文件完整性

在文件建立时，每个数据块都产生校验和，校验和会保存在.meta文件内；

客户端获取数据时可以检查校验和是否相同，从而发现数据块是否损坏；

如果正在读取的数据块损坏，则可以继续读取其它副本。NameNode标记该块已经损坏，然后复制block达到预期设置的文件备份数；

DataNode 在其文件创建后三周验证其checksum。

2）网络或者机器失效

(1)副本冗余

(2)机架感知策略（副本放置策略）

(3)心跳机制策略

3）namenode挂掉

(1)主备切换（高可用）

(2)镜像文件和操作日志磁盘存储

(3)镜像文件和操作日志可以存储多份，多磁盘存储

4）其他机制

(1)快照（和虚拟机快照意义相同，保存了系统某一时刻的影像，可以还原到该时刻）

(2)回收站机制

(3)安全模式

6.HDFS的优缺点

HDFS优点

(1)高容错性：数据自动保存多个副本，副本丢失后，会自动恢复。

(2)适合批处理：移动计算而非数据、数据位置暴露给计算框架。

(3)适合大数据处理：GB、TB、甚至PB级数据、百万规模以上的文件数量，1000以上节点规模。

(4)流式文件访问：一次性写入，多次读取；保证数据一致性。

(5)可构建在廉价机器上：通过多副本提高可靠性，提供了容错和恢复机制。

HDFS缺点

(1)低延迟数据访问：比如毫秒级、低延迟与高吞吐率。

(2)小文件存取：占用NameNode大量内存，寻道时间超过读取时间。

(3)并发写入、文件随机修改：一个文件只能有一个写者，仅支持append

7.datanode宕机后，集群能否立即将宕机的datanode下线，datanode下线后，集群将进行什么工作。

不能，10分30秒

将复制下线的datanode 管理的块

8.HDFS的设计思想

1)大文件拆成块，分在多台机器上存储（解决处理数据时的IO瓶颈）

2)块均匀分布（解决负载均衡问题）

9.namenode的工作职责

(1)维护目录结构

(2)管理元数据

(3)响应客户端请求

　　datanode的工作职责

(1)负责块的存储

(2)定期向namenode报告块的存储情况

10.将一个集群重新格式化namenode后，使用start-dfs.sh启动集群，datanode能启动起来么？为什么？

不能，namendoe重新格式化后，集群改变了，而datanode还保存着原来的集群。

(如果要想启动,需要把log日志都删了,tmp文件夹里的临时日志也要删了)

11.MR的shuffle流程

1.maptask执行，收集maptask的输出数据，将数据写入环形缓冲区中，记录起始偏移量

2.环形缓冲区默认大小为100M，当数据达到80M时，记录终止偏移量。

3.将数据进行分区（默认分组根据key的hash值%reduce数量进行分区），分区内进行快速排序

4.分区，排序结束后，将数据刷写到磁盘（这个过程中，maptask输出的数据写入剩余20%环形缓冲区，同样需要记录起始偏移量）

5.maptask结束后将形成的多个小文件做归并排序合并成一个大文件

6.当有一个maptask执行完成后，reducetask启动

7.reducetask到运行完成maptask的机器上拉取属于自己分区的数据

8.reducetask将拉取过来的数据“分组”，每组数据调用一次reduce（）方法

9.执行reduce逻辑，将结果输出到文件

12.job提交流程

1.客户端提交作业给resourcemanager

2.resourcemanager返回给客户端jobid，存储路径（HDFS上的路径）信息

3.客户端将job.jar、job.xml、job.split、job.splitinfo等信息上传到存储路径（HDFS上的路径/）

4.客户端通知resourcemanager可以启动job

5.resourcemanager将job加入到job队列当中，等待nodemanager领取job，然后nodemanager启动container，job.jar、job.xml、job.split、job.splitinfo等信息下载到container内，将客户端发出命令启动AppMaster

6.AppMaster计算资源，向resourcemanager请求maptask的资源

7.resourcemanager分配资源（container），下载job.jar到container内，AppMaster启动maptask(yarnchild)

8.maptask执行完成，通知AppMaster，然后释放maptask资源，AppMaster向resourcemanager申请reducetask的资源，

9.resourcemanager分配资源（container），下载job.jar到container内，AppMaster启动reducetask(yarnchild)

10.reducetask执行完成，通知AppMaster，然后释放reducetask资源。AppMaster通知resourcemanager。AppMaster释放资源。

13.如何控制MapTask数量，如何控制ReduceTask数量

分片机制如下，一个分片对应一个map，可调整客户端的块大小，minSize，maxSize改变map数量

minSize默认值是1，maxSize默认是long的最大值

protected long computeSplitSize(long blockSize, long minSize,

long maxSize) {

return Math.max(minSize, Math.min(maxSize, blockSize));

}

ReduceTask数量是我们通过程序设置的，具体数量根据数据map任务的个数，以及实际集群的情况等综合因素设置（根据业务场景）

14.现块的大小为128M,现在有一文件大小为260M，进行spilt的时候，会被分成几片

2片，1.1的冗余

15.列举MR中可干预的组件（详细说明各组件的原理，ps：combine）

combine：相当于在map端（每个maptask生成的文件）做了一次reduce

partition：分区，默认根据key的hash值%reduce的数量，自定义分区是继承Partitioner类，重写getPartition（）分区方法。自定义分区可以有效的解决数据倾斜的问题

group：分组，继承WritableComparator类，重写compare()方法，自定义分组（就是定义reduce输入的数据分组规则）

sort：排序，继承WritableComparator类，重写compare()方法，根据自定义的排序方法，将reduce的输出结果进行排序

分片：可调整客户端的blocksize，minSize，maxSize

16.老陈说不用写答案

17.分片与分块的区别？

分片是逻辑概念，分片有冗余

分块是物理概念，是将数据拆分，无冗余

18.AppMaster是属于yarn的进程还是属于MR的进程，AppMaster的生命周期，AppMaster的工作内容

AppMaster属于resourcemanager的进程，由resourcemanager分配container然后进行启动的。

job提交完成，resourcemanager分配container然后进行启动AppMaster，reducetask执行完成AppMaster将状态报告给resourcemanager后退出

AppMaster：计算任务所需资源，向resourcemanager申请资源，启动maptask，reducetask,监控maptask和reducetask的运行状态

19.resourceManager的工作职责

资源调度

资源监视

application提交

20.NodeManager的工作职责

主要是节点上的资源管理，启动Container运行task计算，上报资源、container情况给RM和任务处理情况给AM。

21.zookeeper的应用场景

统一的命名空间

共享配置

分布式锁

解决单点故障

22.阐述zookeeper分布式锁的实现原理

在zk上创建永久节点server，所有要访问资源的客户端在永久节点server下注册临时有序节点，并且监听自己前一个节点。

序列号最小的获得锁可以访问资源，访问结束，断开连接，注册的临时节点被删除，他的下一个节点通过监听能够知道，

此时节点序列号变为最小，获取到了锁，可以访问资源。