HDFS中的块与普通文件系统的块有什么区别?

分布式文件系统很多，包括GFS，HDFS，HDFS基本可以认为是GFS的一个简化版实现，二者因此有很多相似之处。首先，GFS和HDFS都采用单一主控机+多台工作机的模式，由一台主控机(Master)存储系统全部元数据，并实现数据的分布、复制、备份决策，主控机还实现了元数据的checkpoint和操作日志记录及回放功能。工作机存储数据，并根据主控机的指令进行数据存储、数据迁移和数据计算等。其次，GFS和HDFS都通过数据分块和复制（多副本，一般是3）来提供更高的可靠性和更高的性能。当其中一个副本不可用时，系统都提供副本自动复制功能。同时，针对数据读多于写的特点，读服务被分配到多个副本所在机器，提供了系统的整体性能。最后，GFS和HDFS都提供了一个树结构的文件系统，实现了类似与Linux下的文件复制、改名、移动、创建、删除操作以及简单的权限管理等。然而，GFS和HDFS在关键点的设计上差异很大，HDFS为了规避GFS的复杂度进行了很多简化。首先，GFS最为复杂的部分是对多客户端并发追加同一个文件，即多客户端并发Append模型 。GFS允许文件被多次或者多个客户端同时打开以追加数据，以记录为单位。假设GFS追加记录的大小为16KB ~ 16MB之间，平均大小为1MB，如果每次追加都访问GFS Master显然很低效，因此，GFS通过Lease机制将每个Chunk的写权限授权给Chunk Server。写Lease的含义是Chunk Server对某个Chunk在Lease有效期内(假设为12s)有写权限，拥有Lease的Chunk Server称为Primary Chunk Server，如果Primary Chunk Server宕机，Lease有效期过后Chunk的写Lease可以分配给其它Chunk Server。多客户端并发追加同一个文件导致Chunk Server需要对记录进行定序，客户端的写操作失败后可能重试，从而产生重复记录，再加上客户端API为异步模型，又产生了记录乱序问题。Append模型下重复记录、乱序等问题加上Lease机制，尤其是同一个Chunk的Lease可能在Chunk Server之间迁移，极大地提高了系统设计和一致性模型的复杂度。而在HDFS中，HDFS文件只允许一次打开并追加数据，客户端先把所有数据写入本地的临时文件中，等到数据量达到一个Chunk的大小（通常为64MB），请求HDFS Master分配工作机及Chunk编号，将一个Chunk的数据一次性写入HDFS文件。由于累积64MB数据才进行实际写HDFS系统，对HDFS Master造成的压力不大，不需要类似GFS中的将写Lease授权给工作机的机制，且没有了重复记录和乱序的问题，大大地简化了系统的设计。然而，我们必须知道，HDFS由于不支持Append模型带来的很多问题，构建于HDFS之上的Hypertable和HBase需要使用HDFS存放表格系统的操作日志，由于HDFS的客户端需要攒到64MB数据才一次性写入到HDFS中，Hypertable和HBase中的表格服务节点(对应于Bigtable中的Tablet Server)如果宕机，部分操作日志没有写入到HDFS，可能会丢数据。其次是Master单点失效的处理 。GFS中采用主从模式备份Master的系统元数据，当主Master失效时，可以通过分布式选举备机接替主Master继续对外提供服务，而由于Replication及主备切换本身有一定的复杂性，HDFS Master的持久化数据只写入到本机（可能写入多份存放到Master机器的多个磁盘中防止某个磁盘损害），出现故障时需要人工介入。另外一点是对快照的支持 。GFS通过内部采用copy-on-write的数据结构实现集群快照功能，而HDFS不提供快照功能。在大规模分布式系统中，程序有bug是很正常的情况，虽然大多数情况下可以修复bug，不过很难通过补偿操作将系统数据恢复到一致的状态，往往需要底层系统提供快照功能，将系统恢复到最近的某个一致状态。总之，HDFS基本可以认为是GFS的简化版，由于时间及应用场景等各方面的原因对GFS的功能做了一定的简化，大大降低了复杂度。

HDFS中块的大小设计上比普通文件系统的块要大，目的是将寻址开销分摊到较多的数据中，降低单位数据的寻址开销。另外HDFS块也不宜过大，因为MapReduce中的Map的任务一次只处理一个块中的数据，若任务太少就会降低效率。