HDFS源码分析（9）：DFSClient
前提
Hadoop版本：hadoop-0.20.2
概述
在上一篇文章中HDFS源码分析（8）：FileSystem已对Hadoop的文件系统接口进行了简单的介绍，相信读者也能猜到HDFS会对外提供什么样的接口。为了让读者对HDFS有个总体的把握，本文将对DistributedFileSystem和DFSClient进行分析，这两个类都位于包org.apache.hadoop.hdfs下。
好了，废话不多说，真奔主题吧。
DistributedFileSystem
DistributedFileSystem是用于DFS系统的抽象文件系统的实现，继承自FileSystem，用户在使用HDFS时，所使用的文件系统就是该实现。但是DistributedFileSystem的实现并不复杂，没有过多的逻辑，大部分方法会间接调用DFSClient的方法，使DFSClient能兼容Hadoop的FileSystem接口，从而能在Hadoop系统中工作，这不就是设计模式中的Adapter（适配器）模式吗？
我们先来看看与DistributedFileSystem相关的类图，由于涉及到的类繁多，因此只列出关键类的属性和方法，其它的类只有类名：
从上图可以看出依赖或关联的类基本是HDFS中通用的类和org.apache.hadoop.fs包下的与文件系统相关的类，DistributedFileSystem的大部分方法会调用DFSClien对应的方法，待下方分析DFSClient时再进行介绍。
先来看看类的初始，在静态初始化块中加载了hdfs-default.xml和hdfs-site.xml配置文件，其中包含了namenode的信息以及一些与HDFS相关的参数；在初始化对象时，从uri中得到namenode地址，设置默认工作目录为用户目录。
有三个方法频繁被其它方法调用：
- checkPath，检查路径的scheme、port和authority，允许显式指定默认端口的路径；
- makeQualified，归一化显式指定默认端口的路径；
- getPathName，检查路径的合法性，并将相对路径转换成绝对路径。
DFSClient
DFSClient是一个真正实现了客户端功能的类，它能够连接到一个Hadoop文件系统并执行基本的文件任务。它使用ClientProtocol来和NameNode通信，并且使用Socket直接连接到DataNode来完成块数据的读/写。Hadoop 用户应该得到一个DistributedFileSystem实例，该实现使用了DFSClient来处理文件系统任务，而不是直接使用DFSClient。
我们先来看看与DFSClient相关的类图，由于涉及到的类繁多，因此只列出关键类的属性和方法，其它的类只有类名：
看着上图这么多类，一下子就没有头绪，先来看看DFSClient一些重要的属性：
- MAX_BLOCK_ACQUIRE_FAILURES：块最大请求失败次数，值为3
- TCP_WINDOW_SIZE：TCP窗口的大小，值为128KB，在seek操作中会用到，假如目标位置在当前块内及在当前位置之后，并且与当前位置的距离不超过TCP_WINDOW_SIZE，那么这些数据很可能在TCP缓冲区中，只需要通过读取操作来跳过这些数据
- rpcNamenode：通过建立一个RPC代理来和namenode通信
- namenode：在rcpNamenode基础上封装了一个Retry代理，添加了一些RetryPolicy
- leasechecker：租约管理，用于管理正被写入的文件输出流
- defaultBlockSize：块大小，默认是64MB
- defaultReplication：副本数，默认是3
- socketTimeout：socket超时时间，默认是60秒
- datanodeWriteTimeout：datanode写超时时间，默认是480秒
- writePacketSize：写数据时，一个packet的大小，默认是64KB
- maxBlockAcquireFailures：块最大请求失败次数，默认是3，主要用于向datanode请求块时，失败了可以重试
DSClient的属性主要是在初始化对象时设置，其中涉及到几个参数，如下所示：
- dfs.socket.timeout：读超时
- dfs.datanode.socket.write.timeout：写超时
- dfs.write.packet.size：一个的packet大小
- dfs.client.max.block.acquire.failures：块最大请求失败次数
- mapred.task.id：map reduce的ID，如果不为空，clientName设置为“DFSClient_
”，否则clientName设置为“DFSClient_ ” - dfs.block.size：块大小
- dfs.replication：副本数
接下来，可以来看看DFSClient的方法，笔者发现很多方法是通过RPC调namenode的方法，这些方法不需赘述了，相信读者都能看出要实现什么操作，下面着重说一下部分方法：
- checkOpen：这个方法被频繁调用，但过程很简单，只是检查一下clientRunning的值
- getBlockLocations：由于从namenode得到的所有块以LocatedBlocks来描述，那么需要从LocatedBlocks从提取出每个块及拥有该块的datanode信息，并以BlockLocation来描述每个块，最后返回的是BlockLocation数组
- getFileChecksum：得到文件的checksum，过程稍微复杂了一点
- 得到文件所有块的位置
- 对于每个块，向datanode请求checksum信息，返回的信息中包括块的所有checksum的MD5摘要，如果向一个datanode请求失败，会向另一datanode请求
- 将所有块的MD5合并，并计算这些内容的MD5摘要
- bestNode：挑选一个不在deadNodes中的节点
HftpFileSystem
HftpFileSystem是一种用于通过HTTP方式访问文件系统的协议实现，该实现提供了一个有限的、只读的文件系统接口。
实现时，HftpFileSystem通过打开一个到namenode的HTTP连接来读取数据和元信息，主要支持三种操作：
- open：向namenode发出http请求，地址是/data/path/to/file，并带有查询串，形式如query1=val1&query2=val2，相信了解http协议的GET方法肯定不觉得陌生
- listStatus和getFileStatus：都是向namenode发出http请求，地址是/listPaths/path/to/file
- getFileChecksum：向namdenode发现http请求，地址是/fileChecksum/path/to/file
HftpFileSystem的工作目录是根目录，不能设置根目录，不支持append、create、rename、delete、mkdirs等操作。
还有一个HsftpFileSystem类，继承自HftpFileSystem，通过https与namenode连接，需要建立ssl。
类图如下：
后记
关于文件的输入流和输出流，敬请关注下一篇文章。
文中若有错误或疏漏之处，烦请批评指正。