Hadoop源码分析六启动文件namenode原理详解

1、 namenode启动

在本系列文章三中分析了hadoop的启动文件，其中提到了namenode启动的时候调用的类为

org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.NameNode

其main方法的内容如下：

 public static void main(String argv[]) throws Exception {
    if (DFSUtil.parseHelpArgument(argv, NameNode.USAGE, System.out, true)) {
      System.exit(0);
    }
    try {
      StringUtils.startupShutdownMessage(NameNode.class, argv, LOG);
      NameNode namenode = createNameNode(argv, null);
      if (namenode != null) {
        namenode.join();
      }
    } catch (Throwable e) {
      LOG.error("Failed to start namenode.", e);
      terminate(1, e);
    }
  }

这段代码的重点在第8行，这里createNameNode方法创建了一个namenode对象，然后调用其join方法阻塞等待请求。

createNameNode方法的内容如下：

 public static NameNode createNameNode(String argv[], Configuration conf)
      throws IOException {
    LOG.info("createNameNode " + Arrays.asList(argv));
    if (conf == null)
      conf = new HdfsConfiguration();
    // Parse out some generic args into Configuration.
    GenericOptionsParser hParser = new GenericOptionsParser(conf, argv);
    argv = hParser.getRemainingArgs();
    // Parse the rest, NN specific args.
    StartupOption startOpt = parseArguments(argv);
    if (startOpt == null) {
      printUsage(System.err);
      return null;
    }
    setStartupOption(conf, startOpt);
    switch (startOpt) {
      case FORMAT: {
        boolean aborted = format(conf, startOpt.getForceFormat(),
            startOpt.getInteractiveFormat());
        terminate(aborted ? 1 : 0);
        return null; // avoid javac warning
      }
      case GENCLUSTERID: {
        System.err.println("Generating new cluster id:");
        System.out.println(NNStorage.newClusterID());
        terminate(0);
        return null;
      }
      case FINALIZE: {
        System.err.println("Use of the argument '" + StartupOption.FINALIZE +
            "' is no longer supported. To finalize an upgrade, start the NN " +
            " and then run `hdfs dfsadmin -finalizeUpgrade'");
        terminate(1);
        return null; // avoid javac warning
      }
      case ROLLBACK: {
        boolean aborted = doRollback(conf, true);
        terminate(aborted ? 1 : 0);
        return null; // avoid warning
      }
      case BOOTSTRAPSTANDBY: {
        String toolArgs[] = Arrays.copyOfRange(argv, 1, argv.length);
        int rc = BootstrapStandby.run(toolArgs, conf);
        terminate(rc);
        return null; // avoid warning
      }
      case INITIALIZESHAREDEDITS: {
        boolean aborted = initializeSharedEdits(conf,
            startOpt.getForceFormat(),
            startOpt.getInteractiveFormat());
        terminate(aborted ? 1 : 0);
        return null; // avoid warning
      }
      case BACKUP:
      case CHECKPOINT: {
        NamenodeRole role = startOpt.toNodeRole();
        DefaultMetricsSystem.initialize(role.toString().replace(" ", ""));
        return new BackupNode(conf, role);
      }
      case RECOVER: {
        NameNode.doRecovery(startOpt, conf);
        return null;
      }
      case METADATAVERSION: {
        printMetadataVersion(conf);
        terminate(0);
        return null; // avoid javac warning
      }
      case UPGRADEONLY: {
        DefaultMetricsSystem.initialize("NameNode");
        new NameNode(conf);
        terminate(0);
        return null;
      }
      default: {
        DefaultMetricsSystem.initialize("NameNode");
        return new NameNode(conf);
      }
    }
  }

这段代码很简单。主要做的操作有三个：

• 1、 创建配置文件对象
• 2、 解析命令行的参数
• 3、 根据参数执行对应方法（switch块）

其中创建的配置文件的为HdfsConfiguration（第5行），这里的HdfsConfiguration继承于Configuration类，它会加载hadoop的配置文件到内存中。然后解析传入main方法的参数，根据这个参数执行具体的方法。正常启动的时候执行的default里的内容。default的内容也很简单，就是创建一个Namenode对象。

这里先从HdfsConfiguration开始分析，详细讲解hdfs的配置文件处理。

首先看HdfsConfiguration的初始化方法如下：

  public HdfsConfiguration() {
    super();
  }

这里是调用其父类的初始化方法。

其父类为Configuration类，它的初始化方法如下：

  /** A new configuration. */
  public Configuration() {
    this(true);
  }

这里可以看见他是调用了一个重载方法，传入了一个参数：true。

接着细看这个重载方法：

  public Configuration(boolean loadDefaults) {
    this.loadDefaults = loadDefaults;
    updatingResource = new ConcurrentHashMap<String, String[]>();
    synchronized(Configuration.class) {
      REGISTRY.put(this, null);
    }
  }

这里也很简单，这里主要是为两个参数赋值，并将新创建的Configuration添加到REGISTRY中。
至此便创建好了一个配置文件。但是关于配置文件的初始化解析还未完成。在java里可以使用static关键字声明一段代码块，这段代码块在类加载的时候会被执行。在Configuration和HdfsConfiguration中都有静态代码块。
首先在Configuration类中，在第682行有一段静态代码块，其内容如下：

这段代码的重点在第695行和第696行，这里调用了一个addDefaultResource方法，这里传入了两个参数core-default.xml和core-site.xml。其中core-site.xml就是在安装hadoop的时候设置的配置文件。而core-default.xml是hadoop自带的配置文件，这个文件可以在hadoop的官方文档里查到，文档链接如下：https://hadoop.apache.org/docs/r2.7.6/hadoop-project-dist/hadoop-common/core-default.xml
同样在hadoop的源码里也有这个文件，它在hadoop-common-XX.jar中。

接着继续分析调用的addDefaultResource方法

其内容如下：

  public static synchronized void addDefaultResource(String name) {
    if(!defaultResources.contains(name)) {
      defaultResources.add(name);
      for(Configuration conf : REGISTRY.keySet()) {
        if(conf.loadDefaults) {
          conf.reloadConfiguration();
        }
      }
    }
  }

这段代码也很简单。首先是第二行先从defaultResources中判断是否已经存在该配置文件，

这里的defaultResources是一个list

其定义如下：

 private static final CopyOnWriteArrayList<String> defaultResources =
    new CopyOnWriteArrayList<String>();

若defaultResources中不存在这个配置文件，则继续向下执行，将这个配置文件添加到defaultResources中（第3行）。然后遍历REGISTRY中的key（第4行），这里的key就是在上文提到的Configuration对象。然后根据其loadDefaults的值来判断是否执行reloadConfiguration方法。
这里的loadDefaults的值就是上文分析的传入重载方法的值，上文传入的为true，所以其创建的Configuration对象在这里会执行reloadConfiguration方法。

reloadConfiguration方法内容如下：

  public synchronized void reloadConfiguration() {
    properties = null;                            // trigger reload
    finalParameters.clear();                      // clear site-limits
  }

这里可以看见这个reloadConfiguration方法并没有真正的重新加载配置文件而是将properties的值设置为空。

同样在HdfsConfiguration也有类似的静态代码块，在第30行，其内容如下：

这里首先调用了一个addDeprecatedKeys方法然后调用了一个addDefaultResource。这里的addDefaultResource传了两个文件hdfs-default.xml和hdfs-site.xml。其中hdfs-site.xml是安装时的配置文件，hdfs-default.xml是其自带的默认文件，同上文的core-default.xml一样。官网链接为：https://hadoop.apache.org/docs/r2.7.6/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/hdfs-default.xml。文件位于：hadoop-hdfs-2.7.6.jar。

其中addDeprecatedKeys方法内容如下：

 private static void addDeprecatedKeys() {
    Configuration.addDeprecations(new DeprecationDelta[] {
      new DeprecationDelta("dfs.backup.address",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_BACKUP_ADDRESS_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.backup.http.address",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_BACKUP_HTTP_ADDRESS_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.balance.bandwidthPerSec",
        DFSConfigKeys.DFS_DATANODE_BALANCE_BANDWIDTHPERSEC_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.data.dir",
        DFSConfigKeys.DFS_DATANODE_DATA_DIR_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.http.address",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_HTTP_ADDRESS_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.https.address",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_HTTPS_ADDRESS_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.max.objects",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_MAX_OBJECTS_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.name.dir",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_NAME_DIR_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.name.dir.restore",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_NAME_DIR_RESTORE_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.name.edits.dir",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_EDITS_DIR_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.read.prefetch.size",
        DFSConfigKeys.DFS_CLIENT_READ_PREFETCH_SIZE_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.safemode.extension",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_SAFEMODE_EXTENSION_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.safemode.threshold.pct",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_SAFEMODE_THRESHOLD_PCT_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.secondary.http.address",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_SECONDARY_HTTP_ADDRESS_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.socket.timeout",
        DFSConfigKeys.DFS_CLIENT_SOCKET_TIMEOUT_KEY),
      new DeprecationDelta("fs.checkpoint.dir",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_CHECKPOINT_DIR_KEY),
      new DeprecationDelta("fs.checkpoint.edits.dir",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_CHECKPOINT_EDITS_DIR_KEY),
      new DeprecationDelta("fs.checkpoint.period",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_CHECKPOINT_PERIOD_KEY),
      new DeprecationDelta("heartbeat.recheck.interval",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_HEARTBEAT_RECHECK_INTERVAL_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.https.client.keystore.resource",
        DFSConfigKeys.DFS_CLIENT_HTTPS_KEYSTORE_RESOURCE_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.https.need.client.auth",
        DFSConfigKeys.DFS_CLIENT_HTTPS_NEED_AUTH_KEY),
      new DeprecationDelta("slave.host.name",
        DFSConfigKeys.DFS_DATANODE_HOST_NAME_KEY),
      new DeprecationDelta("session.id",
        DFSConfigKeys.DFS_METRICS_SESSION_ID_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.access.time.precision",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_ACCESSTIME_PRECISION_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.replication.considerLoad",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_REPLICATION_CONSIDERLOAD_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.replication.interval",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_REPLICATION_INTERVAL_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.replication.min",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_REPLICATION_MIN_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.replication.pending.timeout.sec",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_REPLICATION_PENDING_TIMEOUT_SEC_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.max-repl-streams",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMENODE_REPLICATION_MAX_STREAMS_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.permissions",
        DFSConfigKeys.DFS_PERMISSIONS_ENABLED_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.permissions.supergroup",
        DFSConfigKeys.DFS_PERMISSIONS_SUPERUSERGROUP_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.write.packet.size",
        DFSConfigKeys.DFS_CLIENT_WRITE_PACKET_SIZE_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.block.size",
        DFSConfigKeys.DFS_BLOCK_SIZE_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.datanode.max.xcievers",
        DFSConfigKeys.DFS_DATANODE_MAX_RECEIVER_THREADS_KEY),
      new DeprecationDelta("io.bytes.per.checksum",
        DFSConfigKeys.DFS_BYTES_PER_CHECKSUM_KEY),
      new DeprecationDelta("dfs.federation.nameservices",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMESERVICES),
      new DeprecationDelta("dfs.federation.nameservice.id",
        DFSConfigKeys.DFS_NAMESERVICE_ID),
      new DeprecationDelta("dfs.client.file-block-storage-locations.timeout",
        DFSConfigKeys.DFS_CLIENT_FILE_BLOCK_STORAGE_LOCATIONS_TIMEOUT_MS),
    });
  }

这段代码很简单，只有一句话。调用了 Configuration的静态方法addDeprecations，并向其中传入了一个参数，参数类型为DeprecationDelta类的数组，并为数组中的数据进行赋值。

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