Hadoop之HDFS的HA與QJM-創(chuàng)新互聯(lián)

本文主要介紹HDFS HA特性，以及如何使用QJM(Quorum Journal Manager)特性實(shí)現(xiàn)HDFS HA。

站在用戶的角度思考問題，與客戶深入溝通，找到淥口網(wǎng)站設(shè)計(jì)與淥口網(wǎng)站推廣的解決方案，憑借多年的經(jīng)驗(yàn)，讓設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)造個(gè)性化、用戶體驗(yàn)好的作品，建站類型包括：成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)、成都做網(wǎng)站、企業(yè)官網(wǎng)、英文網(wǎng)站、手機(jī)端網(wǎng)站、網(wǎng)站推廣、域名注冊、雅安服務(wù)器托管、企業(yè)郵箱。業(yè)務(wù)覆蓋淥口地區(qū)。

    一、背景

    HDFS集群中只有一個(gè)Namenode，這就會引入單點(diǎn)問題；即如果Namenode故障，那么這個(gè)集群將不可用，直到Namenode重啟或者其他Namenode接入。

    有兩種方式會影響集群的整體可用性：

    1、意外的突發(fā)事件，比如物理機(jī)器crash，集群將不可用，直到管理員重啟Namenode。

    2、系統(tǒng)維護(hù)，比如軟件升級等，需要關(guān)閉Namenode，也會導(dǎo)致集群暫時(shí)性的失效。

    HDFS HA特性即解決這個(gè)問題，它通過在集群中同時(shí)運(yùn)行2個(gè)(redundant)Namenodes，并讓active和passive之間熱備(hot standby)。當(dāng)Active Namenode故障失效后，即可快速故障轉(zhuǎn)移到新的Namenode上(passive Namenode)；也可以在計(jì)劃維護(hù)期間，基于管理員發(fā)起(administrator-inited)的友好的failover。

    二、Architecture

    在典型的HA架構(gòu)中，有兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)器作為Namenode，任何時(shí)刻，只有一個(gè)Namenode處于Active狀態(tài)，另一個(gè)處于standby狀態(tài)(passive,備份)；Active Namenode用于接收Client端請求，Standy節(jié)點(diǎn)作為slave保持集群的狀態(tài)數(shù)據(jù)以備快速failover。

    為了讓Standby Node與Active Node保持同步，這兩個(gè)Node都與一組稱為JNS的互相獨(dú)立的進(jìn)程保持通信(Journal Nodes)。當(dāng)Active Node上更新了namespace，它將記錄修改日志發(fā)送給JNS的多數(shù)派。            Standby noes將會從JNS中讀取這些edits，并持續(xù)關(guān)注它們對日志的變更。Standby Node將日志變更應(yīng)用在自己的namespace中，當(dāng)failover發(fā)生時(shí)，Standby將會在提升自己為Active之前，確保能夠從JNS中讀取所有的edits；即在failover發(fā)生之前，Standy持有的namespace應(yīng)該與Active保持完全同步。

為了支持快速failover，Standby node持有集群中blocks的最新位置是非常必要的。為了達(dá)到這一目的，Datanodes上需要同時(shí)配置這兩個(gè)Namenode的地址，同時(shí)和它們都建立心跳鏈接，并把block位置發(fā)送給它們。

    任何時(shí)刻，只有一個(gè)Active Namenode是非常重要的，否則將會導(dǎo)致集群操作的混亂，那么兩個(gè)Namenode將會分別有兩種不同的數(shù)據(jù)狀態(tài)，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，或者狀態(tài)異常，這種情況通常稱為“split-brain”(腦裂，三節(jié)點(diǎn)通訊阻斷，即集群中不同的Datanodes卻看到了兩個(gè)Active Namenodes)。對于JNS(Journal Nodes)而言，任何時(shí)候只允許一個(gè)Namenode作為writer；在failover期間，原來的Standby Node將會接管Active的所有職能，并負(fù)責(zé)向JNS寫入日志記錄，這就阻止了其他Namenode基于處于Active狀態(tài)的問題。

    三、硬件資源

    為了構(gòu)建HA集群架構(gòu)，你需要準(zhǔn)備如下資源：

    1、Namenode機(jī)器：兩臺配置對等的物理機(jī)器，它們分別運(yùn)行Active和Standby Node。

    2、JouralNode機(jī)器：運(yùn)行JouralNodes的機(jī)器。JouralNode守護(hù)進(jìn)程相當(dāng)?shù)妮p量級，它們可以和hadoop的其他進(jìn)程部署在一起，比如Namenodes、jobTracker、ResourceManager等。不過為了形成多數(shù)派(majority)，至少需要3個(gè)JouralNodes，因?yàn)閑dits操作必須在多數(shù)派上寫入成功。當(dāng)然JNS的個(gè)數(shù)可以 > 3，且通常為奇數(shù)(3,5,7)，這樣可以更好的容錯(cuò)和形成多數(shù)派。如果你運(yùn)行了N個(gè)JNS，那么它可以允許(N-1)/2個(gè)JNS進(jìn)程失效并且不影響工作。

    此外，在HA集群中，standby namenode還會對namespace進(jìn)行checkpoint操作(繼承Backup Namenode的特性)，因此，就不需要在HA集群中運(yùn)行SecondaryNamenode、CheckpointNode或者BackupNode。事實(shí)上，HA架構(gòu)中運(yùn)行上述節(jié)點(diǎn)，將會出錯(cuò)(不允許)。

    四、部署

    一)  、配置

    和HDFS Federation類似，HA配置向后兼容，運(yùn)行只有一個(gè)Namenode運(yùn)行而無需做任何修改。新的配置中，要求集群中所有的Nodes都有相同的配置文件，而不是根據(jù)不同的Node設(shè)定不同的配置文件。

和HDFS Federation一樣，HA集群重用了“nameservice ID”來標(biāo)識一個(gè)HDFS 實(shí)例(事實(shí)上它可能包含多個(gè)HA Namenods)；此外，“NameNode ID”概念被添加到HA中，集群中每個(gè)Namenode都有一個(gè)不同的ID；為了能夠讓一個(gè)配置文件支持所有的Namenodes(適用與Federation環(huán)境)，那么相關(guān)的配置參數(shù)都以“nameservice ID”或“Namenode ID”作為后綴。

    修改hdfs-site.xml，增加如下幾個(gè)配置參數(shù)，其參數(shù)的順序無關(guān)。

    1、dfs.nameservices：nameservice的邏輯名稱?？梢詾槿我饪勺x字符串；如果在Federation中使用，那么還應(yīng)該包含其他的nameservices，以","分割。

<property>
 <name>dfs.nameservices</name>
 <value>hadoop-ha,hadoop-federation</value>
</property>

    2、dfs.ha.namenodes.  [nameservice ID] ：

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

    其中“hadoop-ha”需要和1)中配置的nameservice ID匹配，此處我們定義“hadoop-ha”下有2個(gè)namenode ID。

    3、dfs.namenode.rpc-address.  [nameservice ID] .  [namenode ID]

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

    其中nameservice ID需要和1)匹配，namenode ID需要和2) 匹配。配置項(xiàng)的值為相應(yīng)namenode的hostname以及通訊端口號(Client與namenode RPC通訊端口)，它和non-ha模式下“dfs.namenode.rpc-address”作用一樣。每個(gè)namenode ID都需要單獨(dú)配置。

    你可以根據(jù)需要，配置“dfs.namenode.servicerpc-address”，格式和上述一致。(SNN，backup節(jié)點(diǎn)與Namenode通訊地址)

    4、dfs.namenode.http-address.[nameservice ID].[namenode ID]

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

    各個(gè)namenode的HTTP地址。它和non-ha下的"dfs.namenode.http-address"配置作用一樣。

    5、dfs.namenode.shared.edits.dir：

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

    配置JNS組的url地址，Namenodes將會從JNS組中讀寫edits。這是一個(gè)共享存儲區(qū)，Active Namenode寫入，Standby Node讀取，每個(gè)Namenodeservice必須配置足夠多的JNS地址(>=3，多數(shù)派)，每條的格式為：“qjournal://host1:port1;host2:port2;host3:port3/journalId”

    其中journalId需要和上述配置中的“nameserviceID”匹配。

<property>
 <name>dfs.journalnode.rpc-address</name>
 <value>0.0.0.0:8485</value></property><property>
 <name>dfs.journalnode.http-address</name>
 <value>0.0.0.0:8480</value>
</property>

    此外，我們還需要在相應(yīng)的JournalNodes上增加上述配置。

    6、dfs.client.failover.proxy.provider.  [nameservice ID] ：

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

    7、dfs.ha.fencing.methods：在failover期間用來隔離Active Namenode的腳本或者java 類列表。

    雖然JNS可以確保集群中只有一個(gè)Active Node寫入edits，這對保護(hù)edits一致性很重要，但是在failover期間，有可能Acitive Node仍然存活，Client可能還與其保持連接提供舊的數(shù)據(jù)服務(wù)，我們可以通過此配置，指定shell腳本或者java程序，SSH到Active NameNode然后Kill Namenode進(jìn)程。它有兩種可選值(具體參見官方文檔)：

    1) sshfence：SSH登錄到Active Namenode，并Kill此進(jìn)程。首先當(dāng)前機(jī)器能夠使用SSH登錄到遠(yuǎn)端，前提是已經(jīng)授權(quán)(rsa)。

    2) shell：運(yùn)行shell指令隔離Active Namenode。

<property>
 <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
 <value>shell(/path/to/my/script.sh arg1 arg2 ...)</value>
</property>

“()”之間為shell腳本的路徑，以及參數(shù)列表。

    8、fs.defaultFS(core-site.xml)：

    在non-ha下，這個(gè)參數(shù)值為namenode的地址：“hdfs://namenode:8020”；不過在HA架構(gòu)下，將使用namenservice名稱替代

<property>
 <name>fs.defaultFS</name>
 <value>hdfs://hadoop-ha</value>
</property>

    9、dfs.journalnode.edits.dir：

    指定journalNode存儲edits文件的本地路徑。

    最終，上述配置信息，需要在server和Client端同時(shí)配置才能有效的適應(yīng)HA與failover特性。

  二)、部署

    上述配置調(diào)整完畢后，我們就可以啟動journalNodes守護(hù)進(jìn)程，默認(rèn)的"sbin/start-dfs.sh"腳本會根據(jù)"dfs.namenode.shared.edits.dir"配置，在相應(yīng)的Datanode上啟動journalNodes。當(dāng)然我們可以使用:："bin/hdfs start journalnode"分別在相應(yīng)的機(jī)器上啟動。

    一旦JournalNodes啟動成功，它們將會從Namenode上同步metadata。

    1、如果你的HDFS集群是新建的，那么需要在每個(gè)Namenode上執(zhí)行"hdfs namenode -format"指令。

    2、如果你的namenodes已經(jīng)format了，或者是將non-ha轉(zhuǎn)換成ha架構(gòu)，你應(yīng)該在將其中一個(gè)namenode上的metadata復(fù)制到另一臺上(dfs.namenode.name.dir目錄下的數(shù)據(jù))，然后在那個(gè)沒有format的新加入的namenode上執(zhí)行"hdfs namenode -bootstrapStandby"。運(yùn)行這個(gè)指令需要確保JournalNodes中持有足夠多的edits。

    3、如果你將一個(gè)non-ha的Namenode(比如backup，其已經(jīng)formated)切換成HA，你需要首先運(yùn)行"hdfs -initializeSharedEdits"，這個(gè)指令將本地Namenode中的edits初始化Journalnodes。

此后，你就可以啟動HA Namenodes?？梢酝ㄟ^配置指定的HTTP地址(dfs.namenode.https-address)來查看各個(gè)Namenode的狀態(tài)，Active or Standby。

    三)、管理員指令

    HA集群啟動后，我們可以通過一些指令來管理HDFS集群?！癰in/hdfs haadmin -DFSHAAdmin”指令，其可選參數(shù)：

    1、-transitionToActive <namenode id>與-transitionToStandbyl <namenode id>：將指定的namenode ID切換為Active或者standby。這個(gè)指令并不會觸發(fā)“fencing method”，所以不常用，我們通常使用"hdfs haadmin -failover"來切換Namenode狀態(tài)。

    2、-failover [--forcefence] [--foreactive] <serviceId-fist> <serviceId-second>：在兩個(gè)Namenode之間failover。這個(gè)指令會觸發(fā)將first節(jié)點(diǎn)failover到second節(jié)點(diǎn)。如果first處于standby，那么只是簡單的將second提升為Active。如果first為Active，那么將會友好的將其切換為standby，如果失敗，那么fencing methods將會觸發(fā)直到成功，此后second將會提升為Active。如果fencing method失敗，那么second將不會被提升為Active。

    例如："hdfs haadmin -DFSHAAdmin -failover nn1 nn2"

    3、-getServiceState <serviceId>：獲取serviceId的狀態(tài)，Active還是Standby。鏈接到指定的namenode上，并獲取其當(dāng)前的狀態(tài)，打印出“standby”或者“active”。我可以在crontab中使用此命令，用來監(jiān)測各個(gè)Namenode的狀況。

    4、-checkHealth <serviceId>：檢測指定的namenode的健康狀況。

    四）、自動Failover

    上述介紹了如何配置手動failover，在這種模式下，系統(tǒng)不會自動觸發(fā)failover，即不會將Standby提升為Active，即使Active已經(jīng)失效。接下來介紹如何實(shí)現(xiàn)自動failover。

    1)、組件

    Automatic Failover中，增加了2個(gè)新的組件：zookeeper集群，ZKFailoverController進(jìn)程(簡稱為ZKFC)。

    Zookeeper是一個(gè)高可用的調(diào)度服務(wù)，可以保存一系列調(diào)度數(shù)據(jù)，當(dāng)這些數(shù)據(jù)變更(notify)時(shí)可以通知Client，以及監(jiān)控(montitor)Clients失效，自動failover的實(shí)現(xiàn)將依賴于Zookeeper的幾個(gè)特性：

        1、Failure delection：失效檢測，每個(gè)Namenode將會和zookeeper建立一個(gè)持久session，如果Namenode失效，那么次session將會過期失效，此后Zookeeper將會通知另一個(gè)Namenode，然后觸發(fā)Failover。

        2、Active Namenode election：zookeeper提供了簡單的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)Acitve Node選舉，如果當(dāng)前Active失效，Standby將會獲取一個(gè)特定的排他鎖(lock)，那么獲取(持有)鎖的Node接下來將會成為Active。

    ZKFailoverControllor(ZKFC)是一個(gè)zookeeper客戶端，它主要用來監(jiān)測和管理Namenodes的狀態(tài)，每個(gè)Namenode機(jī)器上都會運(yùn)行一個(gè)ZKFC程序，它的職責(zé)為：

        1、Health monitoring：ZKFC間歇性的使用health-check指令ping本地的Namenode，Namenode也會及時(shí)的反饋?zhàn)约旱膆ealth status。如果Namenode失效，或者unhealthy，或者無響應(yīng)，那么ZKFS將會標(biāo)記其為“unhealthy”。

        2、Zookeeper session manangement：當(dāng)本地Nanenode運(yùn)行良好時(shí)，ZKFC將會持有一個(gè)zookeeper session，如果本地Namenode為Active，它同時(shí)也持有一個(gè)“排他鎖”(znode)；這個(gè)lock在zookeeper中為“ephemeral” znode(臨時(shí)節(jié)點(diǎn))，如果session過期，那么次lock所對應(yīng)的znode也將被刪除。(參見zookeeper特性)

        3、Zookeeper-based election：如果本地Namenode運(yùn)行良好，并且ZKFS沒有發(fā)現(xiàn)其他的的Namenode持有l(wèi)ock(比如Active失效后，釋放了lock)，它將嘗試獲取鎖，如果獲取成功，即“贏得了選舉”，那么此后將會把本地Namenode標(biāo)記為Active，然后觸發(fā)Failover：首先，調(diào)用fencing method，然后提升本地Namenode 為Active。

    2)、配置

    在Automatic Failover中，需要把一個(gè)重要的配置項(xiàng)添加到hdfs-site.xml中。

<property>  
    <name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>  
    <value>true</value>
</property>

此外還需要在core-site.xml中，增加如下配置：

<property>  
    <name>ha.zookeeper.quorum</name>  
    <value>zk1.example.com:2181,zk2.example.com:2181,zk3.example.com:2181</value>
</property>

    上述zookeeper集群為即備，盡可能選擇相對平穩(wěn)的zk集群。

    其中"dfs.ha.automatic-failover.enabled"可以為每個(gè)nameservice ID分別配置：dfs.ha.automatic-failover.enabled.[nameservice ID]。此外在core-site.xml中還可以配置Zookeeper Client的相關(guān)參數(shù)，比如sessionTimeout，這些配置項(xiàng)以"ha.zookeeper"開頭，其中"dfs.ha."開頭的部分配置項(xiàng)可以用來設(shè)定fencing method的相關(guān)控制。

    3)、初始化HA狀態(tài)

    上述準(zhǔn)備工作結(jié)束后，我們還需要在zookeeper中初始化HA的狀態(tài)，通過執(zhí)行“hdfs zkfc -formatZK”，此命令將會在zookeeker中創(chuàng)建一個(gè)znode，用來保存HA或failover的數(shù)據(jù)。

    4)、啟動集群

    可以使用"start-dfs.sh"這個(gè)便捷的指令，它啟動了hdfs所需要的所有守護(hù)進(jìn)程，當(dāng)然包括ZKFC。也可以使用"hadoop-daemon.sh start zkfc"手動啟動ZKFC客戶端。

    5)、檢驗(yàn)Failover

    一旦Automatic Failover集群啟動之后，我們需要檢測Failover是否符合預(yù)期。首先，我們需要通過命令(getServiceState)或者在Namenode的Web UI上查看各個(gè)Namenode的狀態(tài)，確認(rèn)兩個(gè)Namenode是否分別處于Active和Standby；此后，你可以手動關(guān)閉Active Namenode，比如使用kill -9 <pid num>，在確定Acitve Node失效后，再次檢測原來的Standby是否已經(jīng)提升為Active；不過因?yàn)閦ookeeper session過期判定需要達(dá)到sessionTimeout(可配置，ha.zookeeper.session-timeout)，這個(gè)failover過程可能需要滯后數(shù)秒，默認(rèn)為5秒。

    如果沒有按照預(yù)期failover，那么你需要檢測配置文件是否正確，zk服務(wù)是否正確。此外，我們還可以使用上述DFSHAAadmin指令多次嘗試。

    五）、FAQ

    1、ZKFC和Namenodes守護(hù)進(jìn)程的啟動順序是否重要？

    No，對于指定的Namenode，你可以在其之前或者之后啟動ZKFC均可以，ZKFC只是調(diào)度Namenode的存活狀態(tài)，如果不啟動ZKFC，此Namenode將無法參與自動failover過程。

    2、是否需要額外的monitoring？

    你需要在Namenode機(jī)器上，添加額外的monitor用來監(jiān)控ZKFC是否運(yùn)行。在某些情況下，zookeeper集群的故障可能導(dǎo)致ZKFC意外中斷，你需要適時(shí)的重啟ZKFC。此外，還需要監(jiān)控Zookeeper集群的運(yùn)行狀況，如果Zookeeper集群失效，那么HA集群將無法failover。

    3、如果Zookeeper失效，將會怎么樣？

    如果zookeeper集群故障，那么Automatic Failover將不會觸發(fā)，即使Namenode失效，這也意味著ZKFC無法正常運(yùn)行。不過，如果Namenodes正常(即使有一個(gè)失效)，那么HDFS系統(tǒng)將不會受到影響。因?yàn)镠DFS Client并沒有基于zookeeper做任何事情，當(dāng)zookeeper集群仍需要盡快的恢復(fù)以避免當(dāng)前Active失效而造成的“split-brain”等問題。

    4、是否可以在Namenodes之間指定優(yōu)先級？

    NO，這是不能支持的。首先啟動的Namenode將作為Active，我們只能認(rèn)為控制Namenode啟動的順序來做到“優(yōu)先級”。

    5、在Automatic Failover中，手動Failover怎么做？

    和普通的Failover一樣，我們總是可以通過"hdfs haadmin -DFSHAAdmin -failover"來實(shí)現(xiàn)手動Failover。

另外有需要云服務(wù)器可以了解下創(chuàng)新互聯(lián)scvps.cn，海內(nèi)外云服務(wù)器15元起步，三天無理由+7*72小時(shí)售后在線，公司持有idc許可證，提供“云服務(wù)器、裸金屬服務(wù)器、高防服務(wù)器、香港服務(wù)器、美國服務(wù)器、虛擬主機(jī)、免備案服務(wù)器”等云主機(jī)租用服務(wù)以及企業(yè)上云的綜合解決方案，具有“安全穩(wěn)定、簡單易用、服務(wù)可用性高、性價(jià)比高”等特點(diǎn)與優(yōu)勢，專為企業(yè)上云打造定制，能夠滿足用戶豐富、多元化的應(yīng)用場景需求。

名稱欄目：Hadoop之HDFS的HA與QJM-創(chuàng)新互聯(lián)
標(biāo)題網(wǎng)址：http://www.muchs.cn/article6/dpjjog.html

成都網(wǎng)站建設(shè)公司_創(chuàng)新互聯(lián)，為您提供網(wǎng)站制作、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)公司、網(wǎng)站排名、虛擬主機(jī)、品牌網(wǎng)站建設(shè)、企業(yè)網(wǎng)站制作

廣告

聲明：本網(wǎng)站發(fā)布的內(nèi)容（圖片、視頻和文字）以用戶投稿、用戶轉(zhuǎn)載內(nèi)容為主，如果涉及侵權(quán)請盡快告知，我們將會在第一時(shí)間刪除。文章觀點(diǎn)不代表本網(wǎng)站立場，如需處理請聯(lián)系客服。電話：028-86922220；郵箱：631063699@qq.com。內(nèi)容未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載，或轉(zhuǎn)載時(shí)需注明來源： 創(chuàng)新互聯(lián)