《Hadoop权威指南：大数据的存储与分析》—3.2 HDFS的概念

3.2  HDFS的概念

3.2.1  数据块

每个磁盘都有默认的数据块大小，这是磁盘进行数据读/写的最小单位。构建于单个磁盘之上的文件系统通过磁盘块来管理该文件系统中的块，该文件系统块的大小可以是磁盘块的整数倍。文件系统块一般为几千字节，而磁盘块一般为512字节。这些信息(文件系统块大小)对于需要读/写文件的文件系统用户来说是透明的。尽管如此，系统仍然提供了一些工具(如df和fsck)来维护文件系统，由它们对文件系统中的块进行操作。

HDFS同样也有块(block)的概念，但是大得多，默认为128 MB。与单一磁盘上的文件系统相似，HDFS上的文件也被划分为块大小的多个分块(chunk)，作为独立的存储单元。但与面向单一磁盘的文件系统不同的是，HDFS中小于一个块大小的文件不会占据整个块的空间(例如，当一个 1MB的文件存储在一个128 MB 的块中时，文件只使用1 MB的磁盘空间，而不是128 MB)。如果没有特殊指出，本书中提到的“块”特指HDFS中的块。

HDFS中的块为什么这么大？

HDFS的块比磁盘的块大，其目的是为了最小化寻址开销。如果块足够大，从磁盘传输数据的时间会明显大于定位这个块开始位置所需的时间。因而，传输一个由多个块组成的大文件的时间取决于磁盘传输速率。

我们来做一个速算，如果寻址时间约为10 ms，传输速率为100   MB/s，为了使寻址时间仅占传输时间的1%，我们要将块大小设置约为100   MB。默认的块大小实际为128 MB，但是很多情况下HDFS安装时使用更大的块。以后随着新一代磁盘驱动器传输速率的提升，块的大小会被设置得更大。

但是这个参数也不会设置得过大。MapReduce中的map任务通常一次只处理一个块中的数据，因此如果任务数太少(少于集群中的节点数量)，作业的运行速度就会比较慢。

对分布式文件系统中的块进行抽象会带来很多好处。第一个最明显的好处是，一个文件的大小可以大于网络中任意一个磁盘的容量。文件的所有块并不需要存储在同一个磁盘上，因此它们可以利用集群上的任意一个磁盘进行存储。事实上，尽管不常见，但对于整个HDFS集群而言，也可以仅存储一个文件，该文件的块占满集群中所有的磁盘。

第二个好处是，使用抽象块而非整个文件作为存储单元，大大简化了存储子系统的设计。简化是所有系统的目标，但是这对于故障种类繁多的分布式系统来说尤为重要。将存储子系统的处理对象设置为块，可简化存储管理(由于块的大小是固定的，因此计算单个磁盘能存储多少个块就相对容易)。同时也消除了对元数据的顾虑(块只是要存储的大块数据，而文件的元数据，如权限信息，并不需要与块一同存储，这样一来，其他系统就可以单独管理这些元数据)。

不仅如此，块还非常适合用于数据备份进而提供数据容错能力和提高可用性。将每个块复制到少数几个物理上相互独立的机器上(默认为3个)，可以确保在块、磁盘或机器发生故障后数据不会丢失。如果发现一个块不可用，系统会从其他地方读取另一个复本，而这个过程对用户是透明的。一个因损坏或机器故障而丢失的块可以从其他候选地点复制到另一台可以正常运行的机器上，以保证复本的数量回到正常水平(参见5.1节对数据完整性的讨论，进一步了解如何应对数据损坏)。同样，有些应用程序可能选择为一些常用的文件块设置更高的复本数量进而分散集群中的读取负载。

与磁盘文件系统相似，HDFS中fsck指令可以显示块信息。例如，执行以下命令将列出文件系统中各个文件由哪些块构成，详情可以参见11.1.4节对文件系统检查(fsck)的讨论：

% hdfs fsck / -files -blocks

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