大数据基础编程、实验和教程案例(实验二)
14.2 熟悉常用的 HDFS 操作
本实验对应第 4 章的内容。
14.2.1 实验目的
(1)理解 HDFS 在 Hadoop 体系结构中的角色;
(2)熟练使用 HDFS 操作常用的 Shell 命令;
(3)熟悉 HDFS 操作常用的 Java API。
14.2.2 实验平台
操作系统 | Linux |
---|---|
Hadoop版本 | 3.1.3 |
JDK版本 | 1.8 |
Java IDE | Eclipse |
14.2.3 实验步骤
(一)编程实现以下功能,并利用 Hadoop 提供的 Shell 命令完成相同任务:
(1) 向 HDFS 中上传任意文本文件,如果指定的文件在 HDFS 中已经存在,则由用户来指定是追加到原有文件末尾还是覆盖原有的文件;
Shell 命令:检查文件是否存在
cd /usr/local/hadoop ./bin/hdfs dfs -test -e text.txt
执行完上述命令不会输出结果,需要继续输入命令查看结果:
echo $?
如果结果显示文件已经存在,则用户可以选择追加到原来文件末尾或者覆盖原来文件,具体命令如下:
if $(hdfs dfs -test -e text.txt); then $(hdfs dfs -appendToFile local.txt text.txt); else $(hdfs dfs -copyFromLocal -f local.txt text.txt); fi
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; public class HDFSApi { /** * 判断路径是否存在 */ public static boolean test(Configuration conf, String path) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); return fs.exists(new Path(path)); } /** * 复制文件到指定路径 * 若路径已存在,则进行覆盖 */ public static void copyFromLocalFile(Configuration conf, String localFilePath, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path localPath = new Path(localFilePath); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); /* fs.copyFromLocalFile 第一个参数表示是否删除源文件,第二个参数表示是否覆盖 */ fs.copyFromLocalFile(false, true, localPath, remotePath); fs.close(); } /** * 追加文件内容 */ public static void appendToFile(Configuration conf, String localFilePath, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); /* 创建一个文件读入流 */ FileInputStream in = new FileInputStream(localFilePath); /* 创建一个文件输出流,输出的内容将追加到文件末尾 */ FSDataOutputStream out = fs.append(remotePath); /* 读写文件内容 */ byte[] data = new byte[1024]; int read = -1; while ( (read = in.read(data)) > 0 ) { out.write(data, 0, read); } out.close(); in.close(); fs.close(); } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String localFilePath = "/home/hadoop/text.txt"; // 本地路径 String remoteFilePath = "/user/hadoop/text.txt"; // HDFS路径 String choice = "append"; // 若文件存在则追加到文件末尾 // String choice = "overwrite"; // 若文件存在则覆盖 try { /* 判断文件是否存在 */ Boolean fileExists = false; if (HDFSApi.test(conf, remoteFilePath)) { fileExists = true; System.out.println(remoteFilePath + " 已存在."); } else { System.out.println(remoteFilePath + " 不存在."); } /* 进行处理 */ if ( !fileExists) { // 文件不存在,则上传 HDFSApi.copyFromLocalFile(conf, localFilePath, remoteFilePath); System.out.println(localFilePath + " 已上传至 " + remoteFilePath); } else if ( choice.equals("overwrite") ) { // 选择覆盖 HDFSApi.copyFromLocalFile(conf, localFilePath, remoteFilePath); System.out.println(localFilePath + " 已覆盖 " + remoteFilePath); } else if ( choice.equals("append") ) { // 选择追加 HDFSApi.appendToFile(conf, localFilePath, remoteFilePath); System.out.println(localFilePath + " 已追加至 " + remoteFilePath); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(2)从 HDFS 中下载指定文件,如果本地文件与要下载的文件名称相同,则自动对下载的文件重命名;
Shell 命令:
if $(hdfs dfs -test -e file:///home/hadoop/text.txt); then $(hdfs dfs -copyToLocal text.txt ./text2.txt); else $(hdfs dfs -copyToLocal text.txt ./text.txt); fi
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; public class HDFSApi { /** * 下载文件到本地 * 判断本地路径是否已存在,若已存在,则自动进行重命名 */ public static void copyToLocal(Configuration conf, String remoteFilePath, String localFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); File f = new File(localFilePath); /* 如果文件名存在,自动重命名(在文件名后面加上 _0, _1 ...) */ if (f.exists()) { System.out.println(localFilePath + " 已存在."); Integer i = 0; while (true) { f = new File(localFilePath + "_" + i.toString()); if (!f.exists()) { localFilePath = localFilePath + "_" + i.toString(); break; } } System.out.println("将重新命名为: " + localFilePath); } // 下载文件到本地 Path localPath = new Path(localFilePath); fs.copyToLocalFile(remotePath, localPath); fs.close(); } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String localFilePath = "/home/hadoop/text.txt"; // 本地路径 String remoteFilePath = "/user/hadoop/text.txt"; // HDFS路径 try { HDFSApi.copyToLocal(conf, remoteFilePath, localFilePath); System.out.println("下载完成"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(3)将 HDFS 中指定文件的内容输出到终端中;
Shell 命令:
hdfs dfs -cat text.txt
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; public class HDFSApi { /** * 读取文件内容 */ public static void cat(Configuration conf, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); FSDataInputStream in = fs.open(remotePath); BufferedReader d = new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); String line = null; while ( (line = d.readLine()) != null ) { System.out.println(line); } d.close(); in.close(); fs.close(); } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String remoteFilePath = "/user/hadoop/text.txt"; // HDFS路径 try { System.out.println("读取文件: " + remoteFilePath); HDFSApi.cat(conf, remoteFilePath); System.out.println("\n读取完成"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(4) 显示 HDFS 中指定的文件的读写权限、大小、创建时间、路径等信息;
Shell 命令:
hdfs dfs -ls -h text.txt
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; import java.text.SimpleDateFormat; public class HDFSApi { /** * 显示指定文件的信息 */ public static void ls(Configuration conf, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); FileStatus[] fileStatuses = fs.listStatus(remotePath); for (FileStatus s : fileStatuses) { System.out.println("路径: " + s.getPath().toString()); System.out.println("权限: " + s.getPermission().toString()); System.out.println("大小: " + s.getLen()); /* 返回的是时间戳,转化为时间日期格式 */ Long timeStamp = s.getModificationTime(); SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); String date = format.format(timeStamp); System.out.println("时间: " + date); } fs.close(); } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String remoteFilePath = "/user/hadoop/text.txt"; // HDFS路径 try { System.out.println("读取文件信息: " + remoteFilePath); HDFSApi.ls(conf, remoteFilePath); System.out.println("\n读取完成"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(5) 给定 HDFS 中某一个目录,输出该目录下的所有文件的读写权限、大小、创建时间、路径等信息,如果该文件是目录,则递归输出该目录下所有文件相关信息;
Shell 命令:
cd /usr/local/hadoop ./bin/hdfs dfs -ls -R -h /user/hadoop
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; import java.text.SimpleDateFormat; public class HDFSApi { /** * 显示指定文件夹下所有文件的信息(递归) */ public static void lsDir(Configuration conf, String remoteDir) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path dirPath = new Path(remoteDir); /* 递归获取目录下的所有文件 */ RemoteIteratorremoteIterator = fs.listFiles(dirPath, true); /* 输出每个文件的信息 */ while (remoteIterator.hasNext()) { FileStatus s = remoteIterator.next(); System.out.println("路径: " + s.getPath().toString()); System.out.println("权限: " + s.getPermission().toString()); System.out.println("大小: " + s.getLen()); /* 返回的是时间戳,转化为时间日期格式 */ Long timeStamp = s.getModificationTime(); SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); String date = format.format(timeStamp); System.out.println("时间: " + date); System.out.println(); } fs.close(); } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String remoteDir = "/user/hadoop"; // HDFS路径 try { System.out.println("(递归)读取目录下所有文件的信息: " + remoteDir); HDFSApi.lsDir(conf, remoteDir); System.out.println("读取完成"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(6) 提供一个 HDFS 内的文件的路径,对该文件进行创建和删除操作。如果文件所在目录不存在,则自动创建目录;
Shell 命令:
if $(hdfs dfs -test -d dir1/dir2); then $(hdfs dfs -touchz dir1/dir2/filename); else $(hdfs dfs -mkdir -p dir1/dir2 && hdfs dfs -touchz dir1/dir2/filename); fi hdfs dfs -rm dir1/dir2/filename
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; public class HDFSApi { /** * 判断路径是否存在 */ public static boolean test(Configuration conf, String path) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); return fs.exists(new Path(path)); } /** * 创建目录 */ public static boolean mkdir(Configuration conf, String remoteDir) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path dirPath = new Path(remoteDir); boolean result = fs.mkdirs(dirPath); fs.close(); return result; } /** * 创建文件 */ public static void touchz(Configuration conf, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); FSDataOutputStream outputStream = fs.create(remotePath); outputStream.close(); fs.close(); } /** * 删除文件 */ public static boolean rm(Configuration conf, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); boolean result = fs.delete(remotePath, false); fs.close(); return result; } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String remoteFilePath = "/user/hadoop/input/text.txt"; // HDFS路径 String remoteDir = "/user/hadoop/input"; // HDFS路径对应的目录 try { /* 判断路径是否存在,存在则删除,否则进行创建 */ if ( HDFSApi.test(conf, remoteFilePath) ) { HDFSApi.rm(conf, remoteFilePath); // 删除 System.out.println("删除路径: " + remoteFilePath); } else { if ( !HDFSApi.test(conf, remoteDir) ) { // 若目录不存在,则进行创建 HDFSApi.mkdir(conf, remoteDir); System.out.println("创建文件夹: " + remoteDir); } HDFSApi.touchz(conf, remoteFilePath); System.out.println("创建路径: " + remoteFilePath); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(7) 提供一个 HDFS 的目录的路径,对该目录进行创建和删除操作。创建目录时,如果目录文件所在目录不存在,则自动创建相应目录;删除目录时,由用户指定当该目录不为空时是否还删除该目录;
Shell 命令:
hdfs dfs -mkdir -p dir1/dir2 #创建目录的命令 hdfs dfs -rmdir dir1/dir2 #删除目录的命令 上述命令执行以后,如果目录非空,则会提示 not empty,删除操作不会执行。如果要强制删除目录,可以使用如下命令: hdfs dfs -rm -R dir1/dir2
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; public class HDFSApi { /** * 判断路径是否存在 */ public static boolean test(Configuration conf, String path) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); return fs.exists(new Path(path)); } /** * 判断目录是否为空 * true: 空,false: 非空 */ public static boolean isDirEmpty(Configuration conf, String remoteDir) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path dirPath = new Path(remoteDir); RemoteIteratorremoteIterator = fs.listFiles(dirPath, true); return !remoteIterator.hasNext(); } /** * 创建目录 */ public static boolean mkdir(Configuration conf, String remoteDir) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path dirPath = new Path(remoteDir); boolean result = fs.mkdirs(dirPath); fs.close(); return result; } /** * 删除目录 */ public static boolean rmDir(Configuration conf, String remoteDir) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path dirPath = new Path(remoteDir); /* 第二个参数表示是否递归删除所有文件 */ boolean result = fs.delete(dirPath, true); fs.close(); return result; } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String remoteDir = "/user/hadoop/input"; // HDFS目录 Boolean forceDelete = false; // 是否强制删除 try { /* 判断目录是否存在,不存在则创建,存在则删除 */ if ( !HDFSApi.test(conf, remoteDir) ) { HDFSApi.mkdir(conf, remoteDir); // 创建目录 System.out.println("创建目录: " + remoteDir); } else { if ( HDFSApi.isDirEmpty(conf, remoteDir) || forceDelete ) { // 目录为空或强制删除 HDFSApi.rmDir(conf, remoteDir); System.out.println("删除目录: " + remoteDir); } else { // 目录不为空 System.out.println("目录不为空,不删除: " + remoteDir); } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(8) 向HDFS中指定的文件追加内容,由用户指定内容追加到原有文件的开头或结尾;
Shell 命令:
hdfs dfs -appendToFile local.txt text.txt #追加到原文件末尾的命令 追加到原文件的开头,在 HDFS 中不存在与这种操作对应的命令,因此,无法使用一条命令来完成。可以先移动到本地进行操作,再进行上传覆盖,具体命令如下: hdfs dfs -get text.txt cat text.txt >> local.txt hdfs dfs -copyFromLocal -f text.txt text.txt
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; public class HDFSApi { /** * 判断路径是否存在 */ public static boolean test(Configuration conf, String path) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); return fs.exists(new Path(path)); } /** * 追加文本内容 */ public static void appendContentToFile(Configuration conf, String content, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); /* 创建一个文件输出流,输出的内容将追加到文件末尾 */ FSDataOutputStream out = fs.append(remotePath); out.write(content.getBytes()); out.close(); fs.close(); } /** * 追加文件内容 */ public static void appendToFile(Configuration conf, String localFilePath, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); /* 创建一个文件读入流 */ FileInputStream in = new FileInputStream(localFilePath); /* 创建一个文件输出流,输出的内容将追加到文件末尾 */ FSDataOutputStream out = fs.append(remotePath); /* 读写文件内容 */ byte[] data = new byte[1024]; int read = -1; while ( (read = in.read(data)) > 0 ) { out.write(data, 0, read); } out.close(); in.close(); fs.close(); } /** * 移动文件到本地 * 移动后,删除源文件 */ public static void moveToLocalFile(Configuration conf, String remoteFilePath, String localFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); Path localPath = new Path(localFilePath); fs.moveToLocalFile(remotePath, localPath); } /** * 创建文件 */ public static void touchz(Configuration conf, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); FSDataOutputStream outputStream = fs.create(remotePath); outputStream.close(); fs.close(); } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String remoteFilePath = "/user/hadoop/text.txt"; // HDFS文件 String content = "新追加的内容\n"; String choice = "after"; //追加到文件末尾 // String choice = "before"; // 追加到文件开头 try { /* 判断文件是否存在 */ if ( !HDFSApi.test(conf, remoteFilePath) ) { System.out.println("文件不存在: " + remoteFilePath); } else { if ( choice.equals("after") ) { // 追加在文件末尾 HDFSApi.appendContentToFile(conf, content, remoteFilePath); System.out.println("已追加内容到文件末尾" + remoteFilePath); } else if ( choice.equals("before") ) { // 追加到文件开头 /* 没有相应的api可以直接操作,因此先把文件移动到本地*/ /*创建一个新的HDFS,再按顺序追加内容 */ String localTmpPath = "/user/hadoop/tmp.txt"; // 移动到本地 HDFSApi.moveToLocalFile(conf, remoteFilePath, localTmpPath); // 创建一个新文件 HDFSApi.touchz(conf, remoteFilePath); // 先写入新内容 HDFSApi.appendContentToFile(conf, content, remoteFilePath); // 再写入原来内容 HDFSApi.appendToFile(conf, localTmpPath, remoteFilePath); System.out.println("已追加内容到文件开头: " + remoteFilePath); } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(9) 删除 HDFS 中指定的文件;
Shell 命令:
hdfs dfs -rm text.txt
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; public class HDFSApi { /** * 删除文件 */ public static boolean rm(Configuration conf, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); boolean result = fs.delete(remotePath, false); fs.close(); return result; } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String remoteFilePath = "/user/hadoop/text.txt"; // HDFS文件 try { if ( HDFSApi.rm(conf, remoteFilePath) ) { System.out.println("文件删除: " + remoteFilePath); } else { System.out.println("操作失败(文件不存在或删除失败)"); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(10) 在 HDFS 中,将文件从源路径移动到目的路径。
Shell 命令:
hdfs dfs -mv text.txt text2.txt
Java代码:
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.*; import java.io.*; public class HDFSApi { /** * 移动文件 */ public static boolean mv(Configuration conf, String remoteFilePath, String remoteToFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path srcPath = new Path(remoteFilePath); Path dstPath = new Path(remoteToFilePath); boolean result = fs.rename(srcPath, dstPath); fs.close(); return result; } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String remoteFilePath = "hdfs:///user/hadoop/text.txt"; // 源文件HDFS路径 String remoteToFilePath = "hdfs:///user/hadoop/new.txt"; // 目的HDFS路径 try { if ( HDFSApi.mv(conf, remoteFilePath, remoteToFilePath) ) { System.out.println("将文件 " + remoteFilePath + " 移动到 " + remoteToFilePath); } else { System.out.println("操作失败(源文件不存在或移动失败)"); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
(二)编程实现一个类“MyFSDataInputStream”,该类继承“org.apache.hadoop.fs.FSDataInputStream”,要求如下:实现按行读取 HDFS 中指定文件的方法“readLine()”,如果读到文件末尾,则返回空,否则返回文件一行的文本。
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.fs.FSDataInputStream; import org.apache.hadoop.fs.FileSystem; import org.apache.hadoop.fs.Path; import java.io.*; public class MyFSDataInputStream extends FSDataInputStream { public MyFSDataInputStream(InputStream in) { super(in); } /** * 实现按行读取 * 每次读入一个字符,遇到"\n"结束,返回一行内容 */ public static String readline(BufferedReader br) throws IOException { char[] data = new char[1024]; int read = -1; int off = 0; // 循环执行时,br 每次会从上一次读取结束的位置继续读取 //因此该函数里,off 每次都从0开始 while ( (read = br.read(data, off, 1)) != -1 ) { if (String.valueOf(data[off]).equals("\n") ) { off += 1; break; } off += 1; } if (off > 0) { return String.valueOf(data); } else { return null; } } /** * 读取文件内容 */ public static void cat(Configuration conf, String remoteFilePath) throws IOException { FileSystem fs = FileSystem.get(conf); Path remotePath = new Path(remoteFilePath); FSDataInputStream in = fs.open(remotePath); BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); String line = null; while ( (line = MyFSDataInputStream.readline(br)) != null ) { System.out.println(line); } br.close(); in.close(); fs.close(); } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) { Configuration conf = new Configuration(); conf.set("fs.default.name","hdfs://localhost:9000"); String remoteFilePath = "/user/hadoop/text.txt"; // HDFS路径 try { MyFSDataInputStream.cat(conf, remoteFilePath); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
运行结果
报错无法解决
(三)查看 Java 帮助手册或其它资料,用“java.net.URL”和“org.apache.hadoop.fs.FsURLStreamHandlerFactory”编程完成输出 HDFS 中指定文件的文本到终端中。
import org.apache.hadoop.fs.*; import org.apache.hadoop.io.IOUtils; import java.io.*; import java.net.URL; public class HDFSApi { static{ URL.setURLStreamHandlerFactory(new FsUrlStreamHandlerFactory()); } /** * 主函数 */ public static void main(String[] args) throws Exception { String remoteFilePath = "hdfs:///user/hadoop/text.txt"; // HDFS文件 InputStream in = null; try{ /* 通过URL对象打开数据流,从中读取数据 */ in = new URL(remoteFilePath).openStream(); IOUtils.copyBytes(in,System.out,4096,false); } finally{ IOUtils.closeStream(in); } } }
报错无法解决
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