在NameNode中的Namespace管理層是負責管理整個HDFS集群文件系統的目錄樹以及文件與數據塊的映射關系。以下就是Namespace的內存結構：
以上是一棵文件目錄樹，可見Namespace本身其實是一棵巨大的樹。在這棵樹中INodeFile表示文件，INodeDirectory表示文件目錄。在HDFS中的實現中，INodeFile和INodeDirectory都是繼承INode的，以下是INode的繼承關系：
目錄樹數據結構詳細解釋
- INode
INode是INodeFile和INodeDirectory父類，有一個關鍵的屬性，就是parent，這個表示當前的INode的父親INode，每一個文件或者文件目錄都會記錄它的父親節點，這樣根據這個父子關系就可以構建出一個文件目錄樹。這個目錄樹的根節點是/
- INodeWithAdditionalFields
這個類中包含了文件和目錄的共同的屬性，比如：唯一標識id、INode名稱、權限、修改時間、訪問時間等基礎信息。除常用基礎屬性外，其中還提供了擴展屬性features，如Quota、Snapshot等均通過Feature增加，如果以后出現新屬性也可通過Feature方便擴展
- INodeFile
INodeFile表示一個文件，除了繼承INode和INodeWithAdditionalFields中的屬性外，還有兩個文件特殊的屬性：
- header：標識存儲策略ID、副本數和數據塊大小的信息
- blocks：該文件包含的數據塊數組
- INodeDirectory
INodeDirectory則持有子節點的列表children。這里需要特別說明children是默認大小為5的ArrayList，按照子節點name有序存儲，雖然在插入時會損失一部分寫性能，但是可以方便后續快速二分查找提高讀性能，對一般存儲系統，讀操作比寫操作占比要高
Namespace內存估算
Namespace管理的文件目錄樹是存儲在NameNode的內存中的，這樣是為了提高訪問速度。那么我們怎么樣來估算Namespace管理的文件目錄樹占多大內存呢？我們下面從幾個關鍵數據結構所占的內存來估算。
目錄和文件結構在繼承關系中各屬性的內存占用情況如下表所示：
除圖中提到的屬性信息外，一些附加如ACL等非通用屬性，沒有在統計范圍內
以上每個對象所占內存的大小的估算是在64位操作系統上且沒有開啟指針壓縮功能場景下
根據前面的分析，假設HDFS目錄和文件數分別為1億，Block總量在1億情況下，整個Namespace在JVM中內存使用情況：
- Total(Directory) = (8 + 72 + 80) ∗ 100M + 8 ∗ num(total children)
- Total(Files) = (8 + 72 + 56) ∗ 100M + 8 ∗ num(total blocks)
- 內存總大小是：Total(Directory) + Total(Files)
上面為什么是乘以100M呢？ 因為100M = 100 * 1024 * 1024 bytes = 104857600 bytes，約等於1億字節，而上面的內存的單位都是字節的，我們乘以100M，就相當於1億個目錄或者1億個文件了
從整個目錄樹的父子關系上看，num(total children)就是目錄節點數和文件節點數之和。num(total blocks)是1億。所以上面的場景的Namespace占用的總內存是： Total(Directory) + Total(Files) = (8 + 72 + 80) ∗ 100M + 8 * 200M + (8 + 72 + 56) ∗ 100M + 8 * 100M = 31.25G
Namespace在JVM堆內存空間中常駐，在NameNode的整個生命周期一直在內存存在，同時為保證數據的可靠性，NameNode會定期對其進行Checkpoint，將Namespace物化到外部存儲設備(也就是FSImage和EditsLog機制了)。隨着數據規模的增加，文件數/目錄樹也會隨之增加，整個Namespace所占用的JVM內存空間也會基本保持線性同步增加。