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Namenode HA原理以及配置

2017-12-10 21:04 477 查看
NameNode HA 原理
• hadoop2.x之后,Clouera提出了QJM/Qurom Journal Manager.

这是一个基于Paxos算法实现的HDFS HA方案,它给出了一种较好的解决思路和方案,示意图如下:



• QJM方式来实现HA的原理:

• 基本原理就是用2N+1台 JN 存储EditLog,每次写数据操作有大多数(>=N+1)返回成功时即认为该次写成功,数据不会丢失了。当然这个算法所能容忍的是最多有N台机器挂掉,如果多于N台挂掉,这个算法就失效了。这个原理是基于Paxos算法

• 在HA架构里面SecondaryNameNode这个冷备角色已经不存在了,为了保持standby NN时时的与主Active NN的元数据保持一致,他们之间交互通过一系列守护的轻量级进程JournalNode

• 任何修改操作在 Active NN上执行时,JN进程同时也会记录修改log到至少半数以上的JN中,这时 Standby NN 监测到JN 里面的同步log发生变化了会读取 JN 里面的修改log,然后同步到自己的的目录镜像树里面,如下图:



• 当发生故障时,Active的 NN 挂掉后,Standby NN 会在它成为Active NN 前,读取所有的JN里面的修改日志,这样就能高可靠的保证与挂掉的NN的目录镜像树一致,然后无缝的接替它的职责,维护来自客户端请求,从而达到一个高可用的目的

• QJM方式来实现HA的主要优势:

1. 不需要配置额外的高共享存储,降低了复杂度和维护成本

2. 消除spof(single point of failure)

3. 系统鲁棒性(Robust:健壮)的程度是可配置

4. JN不会因为其中一
4000
台的延迟而影响整体的延迟,而且也不会因为JN的数量增多而影响性能(因为NN向JN发送日志是并行的)

NameNode HA 详解
datanode的fencing
: 确保只有一个NN能命令DN。HDFS-1972中详细描述了DN如何实现fencing

1. 每个NN改变状态的时候,向DN发送自己的状态和一个序列号

2. DN在运行过程中维护此序列号,当failover时,新的NN在返回DN心跳时会返回自己的active状态和一个更大的序列号。DN接收到这个返回则认为该NN为新的active

3. 如果这时原来的active NN恢复,返回给DN的心跳信息包含active状态和原来的序列号,这时DN就会拒绝这个NN的命令

客户端fencing
确保只有一个NN能响应客户端请求,让访问standby nn的客户端直接失败。在RPC层封装了一层,通过FailoverProxyProvider以重试的方式连接NN。通过若干次连接一个NN失败后尝试连接新的NN,对客户端的影响是重试的时候增加一定的延迟。客户端可以设置重试此时和时间

Hadoop提供了ZKFailoverController角色,部署在每个NameNode的节点上,作为一个deamon进程, 简称zkfc,示例图如下:






[b]FailoverController主要包括三个组件:

1. HealthMonitor: 监控NameNode是否处于unavailable或unhealthy状态。当前通过RPC调用NN相应的方法完成

2. ActiveStandbyElector: 管理和监控自己在ZK中的状态

3. ZKFailoverController: 它订阅HealthMonitor 和ActiveStandbyElector 的事件,并管理NameNode的状态

ZKFailoverController主要职责:

1. 健康监测:周期性的向它监控的NN发送健康探测命令,从而来确定某个NameNode是否处于健康状态,如果机器宕机,心跳失败,那么zkfc就会标记它处于一个不健康的状态

2. 会话管理:如果NN是健康的,zkfc就会在zookeeper中保持一个打开的会话,如果NameNode同时还是Active状态的,那么zkfc还会在Zookeeper中占有一个类型为短暂类型的znode,当这个NN挂掉时,这个znode将会被删除,然后备用的NN,将会得到这把锁,升级为主NN,同时标记状态为Active

3. 当宕机的NN新启动时,它会再次注册zookeeper,发现已经有znode锁了,便会自动变为Standby状态,如此往复循环,保证高可靠,需要注意,目前仅仅支持最多配置2个NN

4. master选举:如上所述,通过在zookeeper中维持一个短暂类型的znode,来实现抢占式的锁机制,从而判断那个NameNode为Active状态
[/b]

[b]NameNode HA 配置

一、服务器分布
[/b]

服务角色\服务器10.124.151.18(hadoop1)10.124.151.19(hadoop2)10.124.151.20(hadoop3)10.124.151.22(hadoop4)
NameNodeYESYESNONO
DataNodeNONOYESYES
JournalNodeYESYESYESNO
ZookeeperYESYESYESNO
ZKFCYESYESNONO
二、基础环境部署
1.时间同步。


使用ntpdata加入到定时任务,或者ntpd服务都可以。最终时间一致即可。

2.主机名设置,并添加至/etc/hosts中。

10.124.151.18 hadoop1

10.124.151.19 hadoop2

10.124.151.20 hadoop3

10.124.151.22 hadoop4
3.jdk安装。

过程略,最终结果如下:
[root@hadoop1 ~]# java -version

java version "1.8.0_111"

Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_111-b14)

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.111-b14, mixed mode)

4.添加用户

使用hadoop用户管理hadoop。
[root@hadoop1 ~]# useradd hadoop

useradd: user 'hadoop' already exists

[root@hadoop1 ~]# echo hadoop123 | passwd --stdin hadoop

Changing password for user hadoop.

passwd: all authentication tokens updated successfully.

5.免密配置。

切换到hadoop配置免密:
[hadoop@hadoop1 ~]$ ssh-keygen

[hadoop@hadoop1 ~]$ ssh-copy-id hadoop@127.0.0.1

拷贝.ssh目录到其他三台主机的hadoop用户的家目录下:
[hadoop@hadoop1 ~]$ scp -r ~/.ssh hadoop@10.124.151.19:~/

[hadoop@hadoop1 ~]$ scp -r ~/.ssh hadoop@10.124.151.20:~/

[hadoop@hadoop1 ~]$ scp -r ~/.ssh hadoop@10.124.151.22:~/
免密配置完成。

三、[b]部署zookeeper
[/b]

这个不做详细解释。百度下应该很简单就搞定,之后再单独写一个zookeeper集群搭建的文章。

四、[b]安装配置hadoop
1.下载安装包,下面网址是清华的镜像站点,选择版本下载即可。

http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/hadoop/common/

这里我们使用hadoop-2.7.3.tar.gz版本

将安装包上传至10.124.151.18机器上,解压至/app下。
[hadoop@hadoop1 ~]$ tar -xvf hadoop-2.7.3.tar.gz -C /app/

2.修改配置(因为我这里并不使用YARN,所以只配置和启动HDFS的相关内容)

/app/hadoop/etc/hadoop/hadoop-env.sh文件:

export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_111

export HADOOP_CONF_DIR=/app/hadoop/etc/hadoop

/app/hadoop/etc/hadoop/core-site.xml文件:
<configuration>

<property>

<name>fs.defaultFS</name>

<value>hdfs://NameServer</value>

</property>

<!-- 指定hadoop临时目录 -->

<property>

<name>hadoop.tmp.dir</name>

<value>/app/hadoop/tmp</value>

</property>

<!-- 指定zookeeper地址 -->

<property>

<name>ha.zookeeper.quorum</name>

<value>10.124.151.18:2181,10.124.151.19:2181,10.124.151.20:2181</value>

</property>

<property>

<name>ha.zookeeper.session-timeout.ms</name>

<value>2000</value>

</property>

</configuration>

/app/hadoop/etc/hadoop/hdfs-site.xml文件:
<configuration>

<!--指定hdfs的nameservice为NameServer,需要和core-site.xml中的保持一致 -->

<property>

<name>dfs.nameservices</name>

<value>NameServer</value>

</property>

<!-- NameServer下面有两个NameNode,分别是nn1,nn2 -->

<property>

<name>dfs.ha.namenodes.NameServer</name>

<value>nn1,nn2</value>

</property>

<!-- nn1的RPC通信地址 -->

<property>

<name>dfs.namenode.rpc-address.NameServer.nn1</name>

<value>10.124.151.18:9000</value>

</property>

<!-- nn2的RPC通信地址 -->

<property>

<name>dfs.namenode.rpc-address.NameServer.nn2</name>

<value>10.124.151.19:9000</value>

</property>

<!-- nn1的http通信地址 -->

<property>

<name>dfs.namenode.http-address.NameServer.nn1</name>

<value>10.124.151.18:50070</value>

</property>

<!-- nn2的http通信地址 -->

<property>

<name>dfs.namenode.http-address.NameServer.nn2</name>

<value>10.124.151.19:50070</value>

</property>

<!-- 指定NameNode的元数据在JournalNode上的存放位置 -->

<property>

<name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>

<value>qjournal://10.124.151.18:8485;10.124.151.19:8485;10.124.151.20:8485/NameServer</value>

</property>

<!-- 指定JournalNode在本地磁盘存放数据的位置 -->

<property>

<name>dfs.journalnode.edits.dir</name>

<value>/app/hadoop/tmp/journal</value>

</property>

<property>

<name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>

<value>true</value>

</property>

<!-- 配置失败自动切换实现方式 -->

<property>

<name>dfs.client.failover.proxy.provider.NameServer</name>

<value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>

</property>

<!-- 配置隔离机制,多个机制用换行分割,即每个机制暂用一行 -->

<property>

<name>dfs.ha.fencing.methods</name>

<value>

sshfence

shell(/bin/true)

</value>

</property>

<!-- 使用sshfence隔离机制时需要ssh免密码登陆 -->

<property>

<name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>

<value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value>

</property>

<!-- 配置sshfence隔离机制超时时间 -->

<property>

<name>dfs.ha.fencing.ssh.connect-timeout</name>

<value>30000</value>

</property>

<!--指定namenode名称空间的存储地址 -->

<property>

<name>dfs.namenode.name.dir</name>

<value>file:///app/hadoop/hdfs/name</value>

</property>

<!--指定datanode数据存储地址 -->

<property>

<name>dfs.datanode.data.dir</name>

<value>file:///app/hadoop/hdfs/data</value>

</property>

<!--指定数据冗余份数 -->

<property>

<name>dfs.replication</name>

<value>3</value>

</property>

</configuration>

/app/hadoop/etc/hadoop/slaves文件
10.124.151.20

10.124.151.22

创建配置中相应的目录
mkdir /app/hadoop/tmp

mkdir -p /app/hadoop/hdfs/{name,data}

mkdir -p /app/hadoop/tmp/journal

拷贝/app/hadoop到其他节点
[hadoop@hadoop1 app]$ scp -r hadoop 10.124.151.19:/app/

[hadoop@hadoop1 app]$ scp -r hadoop 10.124.151.20:/app/

[hadoop@hadoop1 app]$ scp -r hadoop 10.124.151.22:/app/

3.启动HDFS
1.创建命名空间

[hadoop@hadoop1 hadoop]$ ./bin/hdfs zkfc -formatZK
2.在对应节点启动journalnode

[hadoop@hadoop1 hadoop]$ ./sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode

[hadoop@hadoop2 hadoop]$ ./sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode

[hadoop@hadoop3 hadoop]$ ./sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode
3.格式化主NameNode节点

[hadoop@hadoop1 hadoop]$ ./bin/hdfs namenode -format
4.启动主NameNode节点

[hadoop@hadoop1 hadoop]$ cd /app/hadoop/ && sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
5.格式化备NameNode节点

[hadoop@hadoop2 hadoop]$ ./bin/hdfs namenode -bootstrapStandby
6.启动备NameNode节点

[hadoop@hadoop2 hadoop]$ cd /app/hadoop/ && sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
7.在主备NameNode节点启动ZKFC

[hadoop@hadoop1 hadoop]$ cd /app/hadoop/ && sbin/hadoop-daemon.sh start zkfc

[hadoop@hadoop2 hadoop]$ cd /app/hadoop/ && sbin/hadoop-daemon.sh start zkfc
8.启动所有DataNode节点

[hadoop@hadoop3 app]$ cd /app/hadoop/ && sbin/hadoop-daemon.sh start datanode

[hadoop@hadoop4 app]$ cd /app/hadoop/ && sbin/hadoop-daemon.sh start datanode

启动完成使用jps命令查看,可以看到和规划的一致。
[/b]

[b]


[/b]



[b][b]查看namenode状态

浏览器访问10.124.151.18:50070 如下:(可以看到是active状态,为主)
[/b][/b]

[b]


[/b]

[b]浏览器访问10.124.151.19:50070 如下:(可以看到是standby状态,为备)
[/b]

[b]


[/b]

[b][b]4.测试NameNode HA的failover

杀掉主节点的namenode进程如下:

[hadoop@hadoop1 hadoop]$ jps

5252 QuorumPeerMain
8021 NameNode

8220 DFSZKFailoverController

8686 Jps

7710 JournalNode

[hadoop@hadoop1 hadoop]$ kill -9 8021

查看备节点的状态,如下图所示(可以看到备节点变成active)

[/b][/b]

[b]


[/b]

[b][b]再次启动原来的主节点,查看状态如下图(原来的主节点变为standby)
[/b][/b]

[b][b]


[/b][/b]

[b][b][b]经测试NameNode的HA配置成功。

此文章只配置了HDFS的相关配置,如有yarn需求和mapred需求则配置相应的配置文件启动即可。不做赘述。

[/b][/b][/b]
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