【Hadoop/Java】基于HDFS的Java Web网络云盘

本人BNUZ大学生萌新，水平不足，还请各位多多指教！

实验目的

熟悉HDFS Java API的使用；
能使用HDFS Java API编写应用程序

实验要求

云盘系统通过互联网为企业和个人提供信息的储存、读取、下载等服务，具有安全稳定、海量存储的特点。根据用户群定位，云盘系统可以划分为公有云盘、社区云盘、私有云盘等。请利用HDFS Java API，编写一个云盘系统，要求实现功能如下：
云盘系统基本功能图

环境

Ubuntu 20.04LTS + Java (OpenJDK 8) + IDEA Ultimate 2021.3.3 + Hadoop 3.3.2

项目下载

Github仓库：https://github.com/gennwolf/yunpan-hadoop

使用框架以及Web服务器

Maven + SpringBoot 2.6.4 + SpringMVC + Apache Tomcat 9.0.58
前端模板来源：https://colorlib.com (使用了Bootstrap + jQuery)

分布式集群配置

有3个节点，每个节点的主机名、IP以及担任的角色如下表所示：
节点主机名IP角色1Master192.168.170.111NameNode, SecondaryNameNode, DataNode, ResourceManager, NodeManager2Slave1192.168.170.112DataNode, NodeManager3Slave2192.168.170.113DataNode, NodeManager网关子网掩码192.168.170.2255.255.255.0

实验步骤

启动Hadoop集群，分别到各个节点使用jps命令查看进程是否与上表匹配：下图为Master节点的Java进程，和上表对应节点的角色相匹配：可以在Master上用ssh连接到其他节点查看进程
在HDFS的根目录下创建一个文件userinfo.dat用于保存用户信息，用户信息包含用户名和密码，用逗号分隔，该文件用于云盘的登录/注册等操作，我们往里面添加两个用户spring和summer，密码都为123456，如下图：
每个用户只能访问自己的资源，用以前上数据库系统原理课程的知识来说，就是每一名用户都有自己的文件目录视图，在本次实验中，我的想法是，每一名用户对应一个目录，比如说用户spring对应HDFS中的目录/spring，用户summer对应/summer，用户spring是不能操作用户summer的文件目录的，这样就实现了用户之间的隔离性，确保每位用户访问到的是自己的资源，我们在/spring下创建一个文本文件test.txt，再创建一个目录dd，在dd下也创建一个文本文件test.txt，创建文件可以用touch命令，创建目录可以用mkdir命令，我们递归打印/spring目录下的所有文件查看是否创建成功，到这里就完成了文件的准备工作：
打开IDEA，创建SpringBoot项目，配置好Web相关依赖后，加入Hadoop依赖，依赖的version对应当前系统中的Hadoop版本：

<dependency><groupId>org.apache.hadoop</groupId><artifactId>hadoop-client</artifactId><version>3.3.2</version></dependency>

项目的结构如图：关键的文件及目录说明如下表所示：
名称类型目录Controller目录用于存放Controller类FileSystemControllerJava类用于接收前端的请求，从而进行请求处理以及HDFS操作的Controller类PageControllerJava类用于接收前端请求，实现网页跳转的Controller类domain目录用于存放数据类HDFSFileJava类用于描述HDFS文件信息的数据类，含有三个字段，name表示名称，date表示修改日期，type表示类型（文件/目录）YunpanHadoopApplicationJava类用于启动Springboot项目的类resources.static目录用于存放静态资源的目录，本项目的前端的所有静态资源，包括CSS、JS、图片等，都放在此目录下application.properties配置文件SpringBoot配置文件webapp.WEB-INF目录存放JSP页面pom.xml配置文件Maven配置文件………

下面围绕页面来进行功能讲解，本项目页面数量很少，只有3个页面：

由于操作HDFS，需要频繁创建FileSystem实例，所以我把创建FileSystem实例写成了一个函数，方便以后调用：

//实例化Configuration和FileSystempublicFileSystemgetFileSystem()throwsIOException{Configuration conf =newConfiguration();
        conf.set("fs.defaultFS","hdfs://192.168.170.111:9000");returnFileSystem.get(conf);}

另外本web项目全程session绑定，用户登陆后就设置名为LOGIN_STATUS的session，用户退出登录则删除该session。同时也设置一个名为path的session，用于记录当前用户访问的HDFS目录地址

//当前登录状态检查publicbooleanloginStatusCheck(HttpSession session){return session.getAttribute("LOGIN_STATUS")!=null;}

index.jsp页面以及register.jsp页面 index.jsp页面全貌：点击“没有账号？点击此处注册 →”按钮，跳转到注册页面register.jsp，跳转功能用PageController类实现，对应的跳转语句：前端（前端语句只示例一次）：

<divclass="text-center p-t-136"><aclass="txt2"href="<%=request.getContextPath()%>/jumpToRegisterPage">
        没有账号？点击此处注册
        <iclass="fa fa-long-arrow-right m-l-5"aria-hidden="true"></i></a></div>

后台：

@RequestMapping("/jumpToRegisterPage")publicStringjumpToRegisterPage(){return"register";}

跳转到register.jsp页面，页面全貌：

输入用户名，密码以及确认密码，每一项都不能为空，前端做了约束：

两次密码必须输入一致，后台做了约束，否则注册不成功：

执行注册操作，用户名为test，密码为test，后台获取前台的数据，注册操作相关代码：

//注册@RequestMapping("/register")publicStringregister(HttpServletRequest request,Model model)throwsIOException{String username = request.getParameter("username");String userpasswd = request.getParameter("userpasswd");String userpasswd_confirm = request.getParameter("userpasswd_confirm");if(!userpasswd.equals(userpasswd_confirm)){
            model.addAttribute("status","两次密码输入不一致！");return"register";}if(userExistCheck(username)){
            model.addAttribute("status","用户已存在！");return"register";}insertUserInfoToFile(username, userpasswd);mkdir("/"+ username);
        model.addAttribute("status","注册成功，请登录！");return"index";}

注册的时候要检查该用户是否已经存在，调用userExistCheck方法来检查：

//判断用户是否已经注册publicbooleanuserExistCheck(String username)throwsIOException{FileSystem fs =getFileSystem();Path srcPath =newPath("/userinfo.dat");FSDataInputStream in = fs.open(srcPath);BufferedReader reader =newBufferedReader(newInputStreamReader(in));String line ="";while((line = reader.readLine())!=null){String[] userinfo = line.split(",");if(userinfo[0].equals(username)){
                fs.close();returntrue;}}
        fs.close();returnfalse;}

若用户之前没有注册过，则允许该用户注册，注册时把用户信息写入到userinfo.dat中，调用insertUserInfoToFile方法：

//把新注册的用户信息插入到userinfo.dat中publicvoidinsertUserInfoToFile(String username,String userpasswd)throwsIOException{FileSystem fs =getFileSystem();Path srcPath =newPath("/userinfo.dat");FSDataOutputStream out = fs.append(srcPath);String userinfo = username +","+ userpasswd +"\n";
        out.write(userinfo.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        out.close();
        fs.close();}

同时在HDFS中创建该用户的个人目录/test，调用mkdir方法：

//创建目录核心操作publicvoidmkdir(String path)throwsIOException{FileSystem fs =getFileSystem();Path srcPath =newPath(path);
        fs.mkdirs(srcPath);
        fs.close();}

注册成功后，跳转到登录页面，并且给出提示要求登录：

观察userinfo.dat文件，发现添加了新注册的用户信息：
查看userinfo.dat
观察HDFS根目录，发现添加了test用户的个人目录：
查看根目录
下面我们用spring用户登录，输入用户名spring，密码123456，点击登录按钮，把相关表单数据提交到Controller的login方法处理：

//登录@RequestMapping("/login")publicStringlogin(HttpServletRequest request,HttpSession session,Model model)throwsIOException{String username = request.getParameter("username");String userpasswd = request.getParameter("userpasswd");if(!loginCheck(username, userpasswd)){
            model.addAttribute("status","用户名或密码错误！");return"index";}
        session.setAttribute("LOGIN_STATUS", username);
        session.setAttribute("path","/"+ username);
        model.addAttribute("currentpath","/"+ username);
        model.addAttribute("filelist",getFileList("/"+ username));return"myfiles";}

登录时后台会检查用户名和密码是否正确，调用loginCheck方法：

//检查用户名和密码是否正确publicbooleanloginCheck(String username,String userpasswd)throwsIOException{FileSystem fs =getFileSystem();Path srcPath =newPath("/userinfo.dat");FSDataInputStream in = fs.open(srcPath);BufferedReader reader =newBufferedReader(newInputStreamReader(in));String line ="";while((line = reader.readLine())!=null){String[] userinfo = line.split(",");if(userinfo[0].equals(username)&& userinfo[1].equals(userpasswd)){
                fs.close();returntrue;}}
        fs.close();returnfalse;}

若登录不成功，则刷新登陆页面，并给出文字提示：

若登陆成功，则设置session，LOGIN_STATUS的值为当前用户的用户名，path设置为用户的个人目录，然后跳转到个人网盘页面myfiles.jsp
9. myfiles.jsp页面：
个人网盘页面，页面全貌：

该页面有上传文件按钮，表单左上角显示当前所在路径，表单第一行提供返回上级目录功能，然后就是文件列表，若为目录，则在类型列显示目录，若为文件，则在类型列显示文件，另外显示文件或目录的创建时间，最右边一列提供删除文件或目录的功能，左下角提供创建目录/退出登录以及注销账户的功能
当登录成功后，跳转到个人网盘页面，在页面打印用户个人目录下的文件，我们用的是spring用户，所以我们打印HDFS中/spring路径下的所有文件和目录，以及相关的信息，由于文件创建时间在HDFS中用的是时间戳表示，所以我们要先转换为我们方便看的时间，格式为年-月-日时:分:秒，每一个文件或者目录相关信息我都放在HDFSFile数据类里面：

importlombok.Data;@DatapublicclassHDFSFile{privateString name;privateString date;privateString type;}

通过遍历得到文件和目录列表，用List类型封装HDFSFile数据，然后我们要保证目录始终在文件列表的前面，所以我排了个序，得到最终的文件列表，该方法名为getFileList方法：

//获取特定路径的所有文件publicList<HDFSFile>getFileList(String path)throwsIOException{FileSystem fs =getFileSystem();SimpleDateFormat format =newSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");List<HDFSFile> fileList =newArrayList<>();FileStatus[] fileStatuses = fs.listStatus(newPath(path));for(FileStatus fileStatus: fileStatuses){HDFSFile file =newHDFSFile();
            file.setName(fileStatus.getPath().getName());
            file.setDate(format.format(fileStatus.getModificationTime()));if(fileStatus.isDirectory())
                file.setType("目录");else
                file.setType("文件");
            fileList.add(file);}//排序，目录放前面，文件放后面Collator collator =Collator.getInstance(Locale.CHINA);
        fileList.sort((f1, f2)->(collator.compare(f1.getType(), f2.getType())));return fileList;}

当点击文件列表中的目录的时候，改变session，把path的值变成当前目录，然后刷新页面，显示你选的目录中的文件，若点击文件列表中的文件，则下载该文件，处理文件和目录请求用Controller的fileHandle方法：

//处理文件和目录请求，如果是目录，则跳转到对应目录中去，如果是文件，则下载文件@RequestMapping("/fileHandle")publicStringfileHandle(HttpSession session,HttpServletRequest request,Model model,HttpServletResponse response)throwsIOException{if(!loginStatusCheck(session)){
            model.addAttribute("status","此操作需要你登录！");return"index";}String filename = request.getParameter("filename");String filetype = request.getParameter("type");if(filetype.equals("目录")){
            session.setAttribute("path", session.getAttribute("path").toString()+"/"+ filename);
            model.addAttribute("currentpath", session.getAttribute("path").toString());
            model.addAttribute("filelist",getFileList(session.getAttribute("path").toString()));return"myfiles";}FileSystem fs =getFileSystem();FSDataInputStream in = fs.open(newPath(session.getAttribute("path").toString()+"/"+ filename));
        response.setHeader("Content-disposition","attachment; filename="+URLEncoder.encode(filename,"UTF-8"));BufferedInputStream bufferedInputStream =newBufferedInputStream(in);BufferedOutputStream bufferedOutputStream =newBufferedOutputStream(response.getOutputStream());byte[] buff =newbyte[2048];int bytesRead;while((bytesRead = bufferedInputStream.read(buff,0, buff.length))!=-1)
            bufferedOutputStream.write(buff,0, bytesRead);
        bufferedInputStream.close();
        bufferedOutputStream.close();
        fs.close();returnnull;}

若为下载，需要触发浏览器事件，所以要改变header，让浏览器执行下载操作：
文件下载
若为目录跳转，则用新路径重新运行getFileList方法，刷新页面：
点击目录

因为涉及HDFS核心操作，所以若检测到LOGIN_STATUS session不存在，则跳转到登陆页面要求用户登录，后面的核心操作也同样设定了安全约束：

点击返回上层目录，则更新session，改变path，去掉path的最后一个/右边内容以及最后一个/，然后重新调用getFileList方法，刷新页面，请求交给Controller的back方法处理：

//返回上一级目录@RequestMapping("/back")publicStringback(HttpSession session,HttpServletRequest request,Model model)throwsIOException{if(!loginStatusCheck(session)){
            model.addAttribute("status","此操作需要你登录！");return"index";}String currentpath = session.getAttribute("path").toString();String[] pathsplit = currentpath.split("/");if(pathsplit.length ==2){
            model.addAttribute("warning","alert(\"当前已经是根目录！\");");
            model.addAttribute("currentpath", session.getAttribute("path").toString());
            model.addAttribute("filelist",getFileList(session.getAttribute("path").toString()));return"myfiles";}StringBuilder sb =newStringBuilder();for(int i =1; i < pathsplit.length -1; i++)
            sb.append("/").append(pathsplit[i]);
        session.setAttribute("path", sb.toString());
        model.addAttribute("currentpath", session.getAttribute("path").toString());
        model.addAttribute("filelist",getFileList(session.getAttribute("path").toString()));return"myfiles";}

若当前已经是用户个人目录的最上层，若还点返回上层目录，则弹出警告，并刷新页面：

点击test.txt最右边的删除按钮，则删除文件，若点击的是目录的删除，则会顺带删除该目录下面的所有文件，删除文件或目录的请求交给Controller的deleteFile方法处理，然后核心操作交给delete方法处理：

//删除文件或目录@RequestMapping("/deleteFile")publicStringdeleteFile(HttpSession session,HttpServletRequest request,Model model)throwsIOException{if(!loginStatusCheck(session)){
            model.addAttribute("status","此操作需要你登录！");return"index";}String filename = request.getParameter("filename");delete(session.getAttribute("path").toString()+"/"+ filename);
        model.addAttribute("warning","alert(\"删除成功！\");");
        model.addAttribute("currentpath", session.getAttribute("path").toString());
        model.addAttribute("filelist",getFileList(session.getAttribute("path").toString()));return"myfiles";}

//删除文件或目录核心操作publicvoiddelete(String path)throwsIOException{FileSystem fs =getFileSystem();Path srcPath =newPath(path);
        fs.delete(srcPath,true);
        fs.close();}

删除成功后弹出提示框，然后刷新页面：

删除文件后刷新页面
点击创建目录按钮，则弹出提示框：

输入新目录的名称，输入不能为空，否则会弹出警示：

若输入目录正确，则创建目录，刷新页面，创建目录请求交给Controller的makeDirectory方法处理：

//创建目录@RequestMapping("/makeDirectory")publicStringmakeDirectory(HttpSession session,HttpServletRequest request,Model model)throwsIOException{String dirname = request.getParameter("dirname");if(fileExist(session.getAttribute("path").toString()+"/"+ dirname))
            model.addAttribute("warning","alert(\"该目录已存在，请重新输入目录名！\");");else{mkdir(session.getAttribute("path").toString()+"/"+ dirname);
            model.addAttribute("warning","alert(\"创建成功！\");");}
        model.addAttribute("currentpath", session.getAttribute("path").toString());
        model.addAttribute("filelist",getFileList(session.getAttribute("path").toString()));return"myfiles";}

输入目录名
创建成功后弹出提示：

页面刷新后可以看到刚刚创建的目录：
刷新页面后的页面
若要创建的目录已经存在，则弹出警告，刷新页面：

检测目录或文件是否存在，用fileExist方法处理：

//判断文件或目录是否存在publicbooleanfileExist(String path)throwsIOException{FileSystem fs =getFileSystem();boolean isExist = fs.exists(newPath(path));
        fs.close();return isExist;}

选择文件，然后点击上传，若没有选择文件直接点击上传，前台做了相关约束，不允许提交请求：

点击选择文件按钮，弹出文件选择框，选中文件，点击打开，则网页显示文件的名称：
我的文件
文件信息
点击上传，由于上传需要时间，在上传过程中，不可进行浏览器的刷新等其他操作，很可能会造成文件上传失败，所以在等待上传的时间里，页面会显示警示文字：
文件上传提示
文件上传成功后，弹出提示框提示用户：

然后页面刷新，文件已经在文件列表中：
页面刷新后
用命令行查看/spring目录，文件已经上传到HDFS中：

若上传的文件已经在HDFS中了，如果重复上传，则不允许执行上传操作，并弹出警告，刷新页面：

上传文件操作请求交给Controller的upload方法处理，这里用了commons-io以及commons-fileupload插件，需要在Maven POM文件中导入相关依赖：

<dependency><groupId>commons-fileupload</groupId><artifactId>commons-fileupload</artifactId><version>1.4</version></dependency><dependency><groupId>commons-io</groupId><artifactId>commons-io</artifactId><version>2.11.0</version></dependency>

//文件上传@RequestMapping("/upload")publicStringupload(HttpSession session,HttpServletRequest request,Model model)throwsFileUploadException,IOException{FileSystem fs =getFileSystem();boolean isExist =false;DiskFileItemFactory factory =newDiskFileItemFactory();ServletFileUpload upload =newServletFileUpload(factory);
        upload.setHeaderEncoding("UTF-8");List<FileItem> list = upload.parseRequest(request);for(FileItem item: list){if(!item.isFormField()){String filename = item.getName();if(filename ==null|| filename.trim().equals(""))continue;
                isExist =fileExist(session.getAttribute("path").toString()+"/"+ filename);if(isExist)continue;
                fs =getFileSystem();InputStream in = item.getInputStream();FSDataOutputStream out = fs.create(newPath(session.getAttribute("path").toString()+"/"+ filename));byte[] buff =newbyte[2048];int bytesRead =0;while((bytesRead = in.read(buff))>0)
                    out.write(buff,0, bytesRead);
                in.close();
                out.close();
                item.delete();}}
        model.addAttribute("currentpath", session.getAttribute("path").toString());
        model.addAttribute("filelist",getFileList(session.getAttribute("path").toString()));if(isExist)
            model.addAttribute("warning","alert(\"网盘有同名文件，建议更改文件名！\");");else
            model.addAttribute("warning","alert(\"文件上传成功！\");");
        fs.close();return"myfiles";}

判断文件是否存在使用上面提到的fileExist方法处理
点击退出登录按钮，则清空LOGIN_STATUS session，然后返回登陆页面，要求客户登录：

对应的退出登录请求交给Controller的logout方法处理：

//退出登录@RequestMapping("/logout")publicStringlogout(HttpSession session){
        session.removeAttribute("path");
        session.removeAttribute("LOGIN_STATUS");return"index";}

用户点击注销账户按钮，则弹出选择框让用户再次确认是否注销账户：

当用户点击确认后，则开始执行注销用户任务，注销成功后，弹出提示框提示用户：

注销用户请求交给Controller的deleteUser方法处理：

//注销账户@RequestMapping("/deleteUser")publicStringdeleteUser(HttpSession session,Model model)throwsIOException{String username = session.getAttribute("path").toString().split("/")[1];delete("/"+ username);removeUserFromFile(username);
        model.addAttribute("warning","alert(\"注销成功！\");");
        session.removeAttribute("path");
        session.removeAttribute("LOGIN_STATUS");return"index";}

首先调用上面提到的delete方法，删除该用户的个人目录/spring，然后修改userinfo.dat，删除该用户的账号密码信息，修改userinfo.dat使用removeUserFromFile方法：

//从userinfo.dat中移除用户publicvoidremoveUserFromFile(String username)throwsIOException{FileSystem fs =getFileSystem();Path srcPath =newPath("/userinfo.dat");FSDataInputStream in = fs.open(srcPath);BufferedReader reader =newBufferedReader(newInputStreamReader(in));StringBuilder sb =newStringBuilder();String line ="";while((line = reader.readLine())!=null){String[] userinfo = line.split(",");if(userinfo[0].equals(username))continue;
            sb.append(line).append("\n");}
        in.close();FSDataOutputStream out = fs.create(srcPath,true);
        out.write(sb.toString().getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        out.close();
        fs.close();}

查看HDFS根目录，发现spring用户的个人目录已经被移除：
查看根目录
查看userinfo.dat文件，发现spring用户的个人信息已经被删除：

然后清空session，返回登陆页面，完成注销账户的所有操作

至此本云盘的所有功能以及代码都说明完毕！

存在的一些问题

后端的话，我觉得优化空间还是很大的，代码的逻辑上应该是可以优化的

关于前端的话，我属于前端小白来着，非常不会写前端
我觉得文件上传可以写一个进度条，然后一些交互通讯其实可以用AJAX来处理

标签： java hadoop hdfs

本文转载自: https://blog.csdn.net/weixin_53395564/article/details/123575761
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【Hadoop/Java】基于HDFS的Java Web网络云盘