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Hadoop2之NameNode HA详解

在Hadoop1中NameNode存在一个单点故障问题,如果NameNode所在的机器发生故障,整个集群就将不可用(Hadoop1中虽然有个SecorndaryNameNode,但是它并不是NameNode的备份,它只是NameNode的一个助理,协助NameNode工作,SecorndaryNameNode会对fsimage和edits文件进行合并,并推送给NameNode,防止因edits文件过大,导致NameNode重启变慢),这是Hadoop1的不可靠实现。

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在Hadoop2中这个问题得以解决,Hadoop2中的高可靠性是指同时启动NameNode,其中一个处于active工作状态,另外一个处于随时待命standby状态。这样,当一个NameNode所在的服务器宕机时,可以在数据不丢失的情况下, 手工或者自动切换到另一个NameNode提供服务。

这些NameNode之间通过共享数据,保证数据的状态一致。多个NameNode之间共享数据,可以通过Network File System或者Quorum Journal Node。前者是通过Linux共享的文件系统,属于操作系统的配置;后者是Hadoop自身的东西,属于软件的配置。

我们这里讲述使用Quorum Journal Node的配置方式,方式是手工切换。

集群启动时,可以同时启动2个NameNode。这些NameNode只有一个是active的,另一个属于standby状态。active状态意味着提供服务,standby状态意味着处于休眠状态,只进行数据同步,时刻准备着提供服务,如图2所示。

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图2

架构

在一个典型的HA集群中,每个NameNode是一台独立的服务器。在任一时刻,只有一个NameNode处于active状态,另一个处于standby状态。其中,active状态的NameNode负责所有的客户端操作,standby状态的NameNode处于从属地位,维护着数据状态,随时准备切换。

两个NameNode为了数据同步,会通过一组称作JournalNodes的独立进程进行相互通信。当active状态的NameNode的命名空间有任何修改时,会告知大部分的JournalNodes进程。standby状态的NameNode有能力读取JNs中的变更信息,并且一直监控edit log的变化,把变化应用于自己的命名空间。standby可以确保在集群出错时,命名空间状态已经完全同步了,如图3所示。

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图3

为了确保快速切换,standby状态的NameNode有必要知道集群中所有数据块的位置。为了做到这点,所有的datanodes必须配置两个NameNode的地址,发送数据块位置信息和心跳给他们两个。

对于HA集群而言,确保同一时刻只有一个NameNode处于active状态是至关重要的。否则,两个NameNode的数据状态就会产生分歧,可能丢失数据,或者产生错误的结果。为了保证这点,JNs必须确保同一时刻只有一个NameNode可以向自己写数据。

硬件资源

为了部署HA集群,应该准备以下事情:

* NameNode服务器:运行NameNode的服务器应该有相同的硬件配置。

* JournalNode服务器:运行的JournalNode进程非常轻量,可以部署在其他的服务器上。注意:必须允许至少3个节点。当然可以运行更多,但是必须是奇数个,如3、5、7、9个等等。当运行N个节点时,系统可以容忍至少(N-1)/2个节点失败而不影响正常运行。

在HA集群中,standby状态的NameNode可以完成checkpoint操作,因此没必要配置Secondary NameNode、CheckpointNode、BackupNode。如果真的配置了,还会报错。

配置

HA集群需要使用nameservice ID区分一个HDFS集群。另外,HA中还要使用一个词,叫做NameNode ID。同一个集群中的不同NameNode,使用不同的NameNode ID区分。为了支持所有NameNode使用相同的配置文件,因此在配置参数中,需要把“nameservice ID”作为NameNode ID的前缀。

HA配置内容是在文件hdfs-site.xml中的。下面介绍关键配置项。

dfs.nameservices   命名空间的逻辑名称。如果使用HDFS Federation,可以配置多个命名空间的名称,使用逗号分开即可。

<property>
  <name>dfs.nameservices</name>
  <value>mycluster</value>
</property>

dfs.ha.namenodes.[nameservice ID]   命名空间中所有NameNode的唯一标示名称。可以配置多个,使用逗号分隔。该名称是可以让DataNode知道每个集群的所有NameNode。当前,每个集群最多只能配置两个NameNode。

<property>
  <name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
  <value>nn1,nn2</value>
</property>

dfs.namenode.rpc-address.[nameservice ID].[name node ID]   每个namenode监听的RPC地址。如下所示

<property>
  <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
  <value>machine1.example.com:8020</value>
</property>
<property>
  <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
  <value>machine2.example.com:8020</value>
</property>

dfs.namenode.http-address.[nameservice ID].[name node ID]   每个namenode监听的http地址。如下所示

<property>
  <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
  <value>machine1.example.com:50070</value>
</property>
<property>
  <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
  <value>machine2.example.com:50070</value>
</property>

如果启用了安全策略,也应该对每个namenode配置htts-address信息,与此类似。

dfs.namenode.shared.edits.dir   这是NameNode读写JNs组的uri。通过这个uri,NameNodes可以读写edit log内容。URI的格式"qjournal://host1:port1;host2:port2;host3:port3/journalId"。这里的host1、host2、host3指的是Journal Node的地址,这里必须是奇数个,至少3个;其中journalId是集群的唯一标识符,对于多个联邦命名空间,也使用同一个journalId。配置如下

<property>
  <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
  <value>qjournal://node1.example.com:8485;node2.example.com:8485;node3.example.com:8485/mycluster</value>
</property>

这里配置HDFS客户端连接到Active NameNode的一个java类

<property>
  <name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>
  <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
</property>

dfs.ha.fencing.methods 配置active namenode出错时的处理类。当active namenode出错时,一般需要关闭该进程。处理方式可以是ssh也可以是shell。

如果使用ssh,配置如下

<property>
  <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
  <value>sshfence</value>
</property>
 
<property>
  <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
  <value>/home/exampleuser/.ssh/id_rsa</value>
</property>
这种方法配置简单,推荐使用。

fs.defaultFS 客户端连接HDFS时,默认的路径前缀。如果前面配置了nameservice ID的值是mycluster,那么这里可以配置为授权信息的一部分

可以在core-site.xml中配置如下

<property>
  <name>fs.defaultFS</name>
  <value>hdfs://mycluster</value>
</property>
dfs.journalnode.edits.dir 这是JournalNode进程保持逻辑状态的路径。这是在linux服务器文件的绝对路径。
配置如下
<property>
  <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
  <value>/path/to/journal/node/local/data</value>
</property>

部署

以上配置完成后,就可以启动JournalNode进程了。在各个JournalNode机器上执行命令“hadoop-daemon.sh  journalnode”。

如果是一个新的HDFS集群,还要首先执行格式化命令“hdfs  namenode  -format”,紧接着启动本NameNode进程。

如果存在一个已经格式化过的NameNode,并且已经启动了。那么应该把该NameNode的数据同步到另一个没有格式化的NameNode。在未格式化过的NameNode上执行命令“hdfs  namenode  -bootstrapStandby”。

如果是把一个非HA集群转成HA集群,应该运行命令“hdfs –initializeSharedEdits”,这会初始化JournalNode中的数据。

做了这些事情后,就可以启动两个NameNode了。启动成功后,通过web页面观察两个NameNode的状态,都是standby。

下面执行命令“hdfs  haadmin  -failover  --forcefence  serviceId   serviceId2”。就会把NameNode的状态进行安全的切换。其中后面一个会变为active状态。这时候再通过web页面观察就能看到正确结果了

Hadoop2之NameNode HA详解