a) HDFS是通过读取主节点元数据信息，通过元数据信息寻找到数据块所在的位置，从而再次去子节点位置读取文件内容，这样子能够达到更高效率的写入和读取效率

b) HDFS能够很好的将数据负载均衡分布在集群的各个机器中，因此理论上，无论多大的数据都能完整的存放。

c) HDFS能够保证数据的可靠性，其主动备份3份或以上的数据，并且能够实时监测每一个节点的运行情况，当某一个子节点宕机后能够很快的察觉并进行数据迁移和从新备份。

d) HDFS设计之初就是作为分布式存储，而MapReduce设计初衷也是作为分布式计算，所以HDFS和MapReduce能够很好的结合在一起，完成分布式存储和分布式计算的任务。

e) HDFS有一个很实用的webUI界面负责监控这个HDFS情况。

f) HDFS能够很好的和其它框架相连接[19-22]。比如亚马逊的Amazon S3分布式文件系统，比如传统型数据库Oracle，Mysql都能把数据安全迁移到HDFS上。

理解HDFS存储机制，首先要理解HDFS块的概念，HDFS存储大文件的时候首先是按字节进行切分，每一个块默认切分大小是128MB，如此，一个大文件就会被切分为一个个128MB的块文件，如果文件小于128MB，这个文件是不会被切分的，而是作为一个单独文件存储，而且这个文件不会占据整个块的空间。

在HDFS文件系统中，使用文件块能够解决很多问题，最重要的是，一个大数据文件被分块后能够存放于任何小于块大小的磁盘空间中，而且分块后能够很好的对块文件做备份，提高分布式文件系统的可靠性和容错性。

如图2.1是HDFS的整体架构，HDFS文件系统中负责存储文件的节点都是datanode，负责顶层操作控制这个HDFS运行的节点是Namenode；datanode和namenode是以工作者-管理者的模式运行的，简单的说明，就是一个namenode管理多个datanode，namenode负责监控子节点的运行情况，并随时做出调整。

HDFS整体架构中，Namenode节点负责管理元数据信息，存储了子节点中所有信息的元数据信息，包括HDFS文件系统树结构信息，及树结构下的所有块文件的信息(存储目录，块大小，存储地址，备份信息等)，上传新的文件时候，namenode负责分配新的存储地址，并调用子节点datanode进行存储，client下载的时候首先访问namenode寻找所下载文件的元数据信息，然后根据namenode反馈的元数据信息到相应的子节点进行下载，以完成client的读写请求。

图 2.1 HDFS整体架构

2.2 分布式计算MapReduce

Hadoop的另外一个底层架构是MapReduce。MapReduce是作为一个计算框架对存放在HBase，HDFS，Hive表中的数据进行分布式计算。开发MapReduce程序不需要深入理解hadoop的底层框架，只需要按开发要求实现mapper函数和reduce函数，mapper函数和reduce函数均是类似于map的<key,value>格式进行传输的。其中map输出的是<k2,v2>，reduce读取map输出的值。然后输出的是<k3,v3>。一个MapReduce的工作流程如图2.2所示。

MapReduce程序详细的执行过程如下所示[19-21]：

第一步：map任务处理

(1)  读取输入文件内容，解析成key、value对。对输入文件的每一行，解析成key、  value对（一行内容解析成一个key-value）。每一个键值对调用一次map函数。一千行数据调用一千次map函数。

(2)  编写自己的逻辑，对输入的key、value处理，转换成新的key、value输出。

(3)  对输出的key、value进行分区partition。

(4)  对不同分区的数据，按照key进行排序、分组。相同key的value放到一个集合中。