HA：HADOOP高可用機制

課程大綱（HADOOP高可用機制）

HA運作機制	什么是HA
	HADOOP如何實現HA
	HDFS-HA詳解
	HA集群搭建

 

目標：

掌握分布式系統中HA機制的思想

掌握HADOOP內置HA的運作機制

掌握HADOOP2.x的HA集群機制配置

1 Hadoop的HA機制

前言：正式引入HA機制是從hadoop2.0開始，之前的版本中沒有HA機制

1.1 HA的運作機制

（1）hadoop-HA集群運作機制介紹

所謂HA，即高可用（7*24小時不中斷服務）

實現高可用最關鍵的是消除單點故障

hadoop-ha嚴格來說應該分成各個組件的HA機制——HDFS的HA、YARN的HA

（2）HDFS的HA機制詳解

通過雙namenode消除單點故障

雙namenode協調工作的要點：

    A、元數據管理方式需要改變：

•     內存中各自保存一份元數據
•     Edits日志只能有一份，只有Active狀態的namenode節點可以做寫操作
•     兩個namenode都可以讀取edits
•     共享的edits放在一個共享存儲中管理（qjournal和NFS兩個主流實現）

    B、需要一個狀態管理功能模塊

•     實現了一個zkfailover，常駐在每一個namenode所在的節點
•     每一個zkfailover負責監控自己所在namenode節點，利用zk進行狀態標識
•     當需要進行狀態切換時，由zkfailover來負責切換
•     切換時需要防止brain split現象的發生

1.2 HDFS-HA圖解：

 

 

1.2  HA集群的安裝部署

1.2.1 集群節點規划

集群部署節點角色的規划（10節點）：

server01   namenode   zkfc    > start-dfs.sh
server02   namenode   zkfc

server03   resourcemanager    > start-yarn.sh
server04   resourcemanager

server05   datanode   nodemanager    
server06   datanode   nodemanager    
server07   datanode   nodemanager    

server08   journal node    zookeeper
server09   journal node    zookeeper
server10   journal node    zookeeper

集群部署節點角色的規划（3節點） 

server01   namenode    resourcemanager  zkfc   datanode nodemanager     zookeeper   journal node

server02   namenode    resourcemanager  zkfc   datanode nodemanager   zookeeper   journal node

server05   datanode    nodemanager     zookeeper    journal node

 

1.2.2 環境准備 

1、環境准備

a/linux系統准備

•     ip地址配置
•     hostname配置
•     hosts映射配置
•     防火牆關閉
• init啟動級別修改
• sudoers加入hadoop用戶
• ssh免密登陸配置

b/java環境的配置

    上傳jdk，解壓，修改/etc/profile

 c/zookeeper集群的部署

hadoop2.0已經發布了穩定版本了，增加了很多特性，比如HDFS HA、YARN等。最新的hadoop-2.6.4又增加了YARN HA

注意：apache提供的hadoop-2.6.4的安裝包是在32位操作系統編譯的，因為hadoop依賴一些C++的本地庫，
所以如果在64位的操作上安裝hadoop-2.6.4就需要重新在64操作系統上重新編譯
（建議第一次安裝用32位的系統，我將編譯好的64位的也上傳到群共享里了，如果有興趣的可以自己編譯一下）

前期准備就不詳細說了，課堂上都介紹了
1.修改Linux主機名
2.修改IP
3.修改主機名和IP的映射關系 /etc/hosts
    ######注意######如果你們公司是租用的服務器或是使用的雲主機（如華為用主機、阿里雲主機等）
    /etc/hosts里面要配置的是內網IP地址和主機名的映射關系    
4.關閉防火牆
5.ssh免登陸
6.安裝JDK，配置環境變量等

集群規划：
    主機名        IP                安裝的軟件                    運行的進程
    mini1    192.168.1.200    jdk、hadoop                    NameNode、DFSZKFailoverController(zkfc)
    mini2    192.168.1.201    jdk、hadoop                    NameNode、DFSZKFailoverController(zkfc)
    mini3    192.168.1.202    jdk、hadoop                    ResourceManager 
    mini4    192.168.1.203    jdk、hadoop                    ResourceManager
    mini5    192.168.1.205    jdk、hadoop、zookeeper        DataNode、NodeManager、JournalNode、QuorumPeerMain
    mini6    192.168.1.206    jdk、hadoop、zookeeper        DataNode、NodeManager、JournalNode、QuorumPeerMain
    mini7    192.168.1.207    jdk、hadoop、zookeeper        DataNode、NodeManager、JournalNode、QuorumPeerMain
    
說明：
    1.在hadoop2.0中通常由兩個NameNode組成，一個處於active狀態，另一個處於standby狀態。Active NameNode對外提供服務，而Standby NameNode則不對外提供服務，僅同步active namenode的狀態，以便能夠在它失敗時快速進行切換。
    hadoop2.0官方提供了兩種HDFS HA的解決方案，一種是NFS，另一種是QJM。這里我們使用簡單的QJM。在該方案中，主備NameNode之間通過一組JournalNode同步元數據信息，一條數據只要成功寫入多數JournalNode即認為寫入成功。通常配置奇數個JournalNode
    這里還配置了一個zookeeper集群，用於ZKFC（DFSZKFailoverController）故障轉移，當Active NameNode掛掉了，會自動切換Standby NameNode為standby狀態
    2.hadoop-2.2.0中依然存在一個問題，就是ResourceManager只有一個，存在單點故障，hadoop-2.6.4解決了這個問題，有兩個ResourceManager，一個是Active，一個是Standby，狀態由zookeeper進行協調
安裝步驟：
    1.安裝配置zooekeeper集群（在hadoop05上）
        1.1解壓
            tar -zxvf zookeeper-3.4.5.tar.gz -C /home/hadoop/app/
        1.2修改配置
            cd /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/conf/
            cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
            vim zoo.cfg
            修改：dataDir=/home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp
            在最后添加：
            server.1=hadoop05:2888:3888
            server.2=hadoop06:2888:3888
            server.3=hadoop07:2888:3888
            保存退出
            然后創建一個tmp文件夾
            mkdir /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp
            echo 1 > /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp/myid
        1.3將配置好的zookeeper拷貝到其他節點(首先分別在hadoop06、hadoop07根目錄下創建一個hadoop目錄：mkdir /hadoop)
            scp -r /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/ hadoop06:/home/hadoop/app/
            scp -r /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/ hadoop07:/home/hadoop/app/
            
            注意：修改hadoop06、hadoop07對應/hadoop/zookeeper-3.4.5/tmp/myid內容
            hadoop06：
                echo 2 > /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp/myid
            hadoop07：
                echo 3 > /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp/myid
    
    2.安裝配置hadoop集群（在hadoop00上操作）
        2.1解壓
            tar -zxvf hadoop-2.6.4.tar.gz -C /home/hadoop/app/
        2.2配置HDFS（hadoop2.0所有的配置文件都在$HADOOP_HOME/etc/hadoop目錄下）
            #將hadoop添加到環境變量中
            vim /etc/profile
            export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.7.0_55
            export HADOOP_HOME=/hadoop/hadoop-2.6.4
            export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$HADOOP_HOME/bin
            
            #hadoop2.0的配置文件全部在$HADOOP_HOME/etc/hadoop下
            cd /home/hadoop/app/hadoop-2.6.4/etc/hadoop
            
            2.2.1修改hadoo-env.sh
                export JAVA_HOME=/home/hadoop/app/jdk1.7.0_55

###############################################################################
                
2.2.2修改core-site.xml
<configuration>
<!-- 指定hdfs的nameservice為ns1 -->
<property>
<name>fs.defaultFS</name>
<value>hdfs://bi/</value>
</property>
<!-- 指定hadoop臨時目錄 -->
<property>
<name>hadoop.tmp.dir</name>
<value>/home/hadoop/app/hdpdata/</value>
</property>

<!-- 指定zookeeper地址 -->
<property>
<name>ha.zookeeper.quorum</name>
<value>mini5:2181,mini6:2181,mini7:2181</value>
</property>
</configuration>

###############################################################################
                
2.2.3修改hdfs-site.xml
<configuration>
<!--指定hdfs的nameservice為bi，需要和core-site.xml中的保持一致 -->
<property>
<name>dfs.nameservices</name>
<value>bi</value>
</property>
<!-- bi下面有兩個NameNode，分別是nn1，nn2 -->
<property>
<name>dfs.ha.namenodes.bi</name>
<value>nn1,nn2</value>
</property>
<!-- nn1的RPC通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.bi.nn1</name>
<value>mini1:9000</value>
</property>
<!-- nn1的http通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.bi.nn1</name>
<value>mini1:50070</value>
</property>
<!-- nn2的RPC通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.bi.nn2</name>
<value>mini2:9000</value>
</property>
<!-- nn2的http通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.bi.nn2</name>
<value>mini2:50070</value>
</property>
<!-- 指定NameNode的edits元數據在JournalNode上的存放位置 -->
<property>
<name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
<value>qjournal://mini5:8485;mini6:8485;mini7:8485/bi</value>
</property>
<!-- 指定JournalNode在本地磁盤存放數據的位置 -->
<property>
<name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
<value>/home/hadoop/journaldata</value>
</property>
<!-- 開啟NameNode失敗自動切換 -->
<property>
<name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>
<value>true</value>
</property>
<!-- 配置失敗自動切換實現方式 -->
<property>
<name>dfs.client.failover.proxy.provider.bi</name>
<value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
</property>
<!-- 配置隔離機制方法，多個機制用換行分割，即每個機制暫用一行-->
<property>
<name>dfs.ha.fencing.methods</name>
<value>
sshfence
shell(/bin/true)
</value>
</property>
<!-- 使用sshfence隔離機制時需要ssh免登陸 -->
<property>
<name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
<value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value>
</property>
<!-- 配置sshfence隔離機制超時時間 -->
<property>
<name>dfs.ha.fencing.ssh.connect-timeout</name>
<value>30000</value>
</property>
</configuration>

###############################################################################
            
2.2.4修改mapred-site.xml
<configuration>
<!-- 指定mr框架為yarn方式 -->
<property>
<name>mapreduce.framework.name</name>
<value>yarn</value>
</property>
</configuration>    

###############################################################################
            
2.2.5修改yarn-site.xml
<configuration>
<!-- 開啟RM高可用 -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.ha.enabled</name>
<value>true</value>
</property>
<!-- 指定RM的cluster id -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.cluster-id</name>
<value>yrc</value>
</property>
<!-- 指定RM的名字 -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.ha.rm-ids</name>
<value>rm1,rm2</value>
</property>
<!-- 分別指定RM的地址 -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.hostname.rm1</name>
<value>mini3</value>
</property>
<property>
<name>yarn.resourcemanager.hostname.rm2</name>
<value>mini4</value>
</property>
<!-- 指定zk集群地址 -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.zk-address</name>
<value>mini5:2181,mini6:2181,mini7:2181</value>
</property>
<property>
<name>yarn.nodemanager.aux-services</name>
<value>mapreduce_shuffle</value>
</property>
</configuration>
            
                
2.2.6修改slaves(slaves是指定子節點的位置，因為要在hadoop01上啟動HDFS、在hadoop03啟動yarn，所以hadoop01上的slaves文件指定的是datanode的位置，hadoop03上的slaves文件指定的是nodemanager的位置)
mini5
mini6
mini7

            2.2.7配置免密碼登陸
                #首先要配置hadoop00到hadoop01、hadoop02、hadoop03、hadoop04、hadoop05、hadoop06、hadoop07的免密碼登陸
                #在hadoop01上生產一對鑰匙
                ssh-keygen -t rsa
                #將公鑰拷貝到其他節點，包括自己
                ssh-coyp-id hadoop00
                ssh-coyp-id hadoop01
                ssh-coyp-id hadoop02
                ssh-coyp-id hadoop03
                ssh-coyp-id hadoop04
                ssh-coyp-id hadoop05
                ssh-coyp-id hadoop06
                ssh-coyp-id hadoop07
                #配置hadoop02到hadoop04、hadoop05、hadoop06、hadoop07的免密碼登陸
                #在hadoop02上生產一對鑰匙
                ssh-keygen -t rsa
                #將公鑰拷貝到其他節點
                ssh-coyp-id hadoop03                
                ssh-coyp-id hadoop04
                ssh-coyp-id hadoop05
                ssh-coyp-id hadoop06
                ssh-coyp-id hadoop07
                #注意：兩個namenode之間要配置ssh免密碼登陸，別忘了配置hadoop01到hadoop00的免登陸
                在hadoop01上生產一對鑰匙
                ssh-keygen -t rsa
                ssh-coyp-id -i hadoop00                
        
        2.4將配置好的hadoop拷貝到其他節點
            scp -r /hadoop/ hadoop02:/
            scp -r /hadoop/ hadoop03:/
            scp -r /hadoop/hadoop-2.6.4/ hadoop@hadoop04:/hadoop/
            scp -r /hadoop/hadoop-2.6.4/ hadoop@hadoop05:/hadoop/
            scp -r /hadoop/hadoop-2.6.4/ hadoop@hadoop06:/hadoop/
            scp -r /hadoop/hadoop-2.6.4/ hadoop@hadoop07:/hadoop/
            
            
            
###注意：嚴格按照下面的步驟!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
        2.5啟動zookeeper集群（分別在mini5、mini6、mini7上啟動zk）
            cd /hadoop/zookeeper-3.4.5/bin/
            ./zkServer.sh start
            #查看狀態：一個leader，兩個follower
            ./zkServer.sh status
            
        2.6啟動journalnode（分別在在mini5、mini6、mini7上執行）
            cd /hadoop/hadoop-2.6.4
            sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode
            #運行jps命令檢驗，hadoop05、hadoop06、hadoop07上多了JournalNode進程
        
        2.7格式化HDFS
            #在mini1上執行命令:
            hdfs namenode -format
            #格式化后會在根據core-site.xml中的hadoop.tmp.dir配置生成個文件，這里我配置的是/hadoop/hadoop-2.6.4/tmp，然后將/hadoop/hadoop-2.6.4/tmp拷貝到hadoop02的/hadoop/hadoop-2.6.4/下。
            scp -r tmp/ hadoop02:/home/hadoop/app/hadoop-2.6.4/
            ##也可以這樣，建議hdfs namenode -bootstrapStandby
        
        2.8格式化ZKFC(在mini1上執行一次即可)
            hdfs zkfc -formatZK
        
        2.9啟動HDFS(在mini1上執行)
            sbin/start-dfs.sh

        2.10啟動YARN(#####注意#####：是在hadoop02上執行start-yarn.sh，把namenode和resourcemanager分開是因為性能問題，因為他們都要占用大量資源，所以把他們分開了，他們分開了就要分別在不同的機器上啟動)
            sbin/start-yarn.sh

        
    到此，hadoop-2.6.4配置完畢，可以統計瀏覽器訪問:
        http://hadoop00:50070
        NameNode 'hadoop01:9000' (active)
        http://hadoop01:50070
        NameNode 'hadoop02:9000' (standby)
    
    驗證HDFS HA
        首先向hdfs上傳一個文件
        hadoop fs -put /etc/profile /profile
        hadoop fs -ls /
        然后再kill掉active的NameNode
        kill -9 <pid of NN>
        通過瀏覽器訪問：http://192.168.1.202:50070
        NameNode 'hadoop02:9000' (active)
        這個時候hadoop02上的NameNode變成了active
        在執行命令：
        hadoop fs -ls /
        -rw-r--r--   3 root supergroup       1926 2014-02-06 15:36 /profile
        剛才上傳的文件依然存在！！！
        手動啟動那個掛掉的NameNode
        sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
        通過瀏覽器訪問：http://192.168.1.201:50070
        NameNode 'hadoop01:9000' (standby)
    
    驗證YARN：
        運行一下hadoop提供的demo中的WordCount程序：
        hadoop jar share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-2.4.1.jar wordcount /profile /out
    
    OK，大功告成！！！

    
            
        
測試集群工作狀態的一些指令 ：
bin/hdfs dfsadmin -report     查看hdfs的各節點狀態信息


bin/hdfs haadmin -getServiceState nn1         獲取一個namenode節點的HA狀態

sbin/hadoop-daemon.sh start namenode  單獨啟動一個namenode進程


./hadoop-daemon.sh start zkfc   單獨啟動一個zkfc進程
                                                                                   

 

1.2.3 配置文件

core-site.xml

                <configuration>

                    <!-- 指定hdfs的nameservice為ns1 -->

                    <property>

                        <name>fs.defaultFS</name>

                        <value>hdfs://ns1/</value>

                    </property>

                    <!-- 指定hadoop臨時目錄 -->

                    <property>

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

                        <value>/home/hadoop/app/hadoop-2.4.1/tmp</value>

                    </property>

                   

                    <!-- 指定zookeeper地址 -->

                    <property>

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

                        <value>weekend05:2181,weekend06:2181,weekend07:2181</value>

                    </property>

                </configuration>

 

hdfs-site.xml

configuration>

<!--指定hdfs的nameservice為ns1，需要和core-site.xml中的保持一致 -->

<property>

    <name>dfs.nameservices</name>

    <value>ns1</value>

</property>

<!-- ns1下面有兩個NameNode，分別是nn1，nn2 -->

<property>

    <name>dfs.ha.namenodes.ns1</name>

    <value>nn1,nn2</value>

</property>

<!-- nn1的RPC通信地址 -->

<property>

    <name>dfs.namenode.rpc-address.ns1.nn1</name>

    <value>weekend01:9000</value>

</property>

<!-- nn1的http通信地址 -->

<property>

    <name>dfs.namenode.http-address.ns1.nn1</name>

    <value>weekend01:50070</value>

</property>

<!-- nn2的RPC通信地址 -->

<property>

    <name>dfs.namenode.rpc-address.ns1.nn2</name>

    <value>weekend02:9000</value>

</property>

<!-- nn2的http通信地址 -->

<property>

    <name>dfs.namenode.http-address.ns1.nn2</name>

    <value>weekend02:50070</value>

</property>

<!-- 指定NameNode的edits元數據在JournalNode上的存放位置 -->

<property>

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

    <value>qjournal://weekend05:8485;weekend06:8485;weekend07:8485/ns1</value>

</property>

<!-- 指定JournalNode在本地磁盤存放數據的位置 -->

<property>

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

    <value>/home/hadoop/app/hadoop-2.4.1/journaldata</value>

</property>

<!-- 開啟NameNode失敗自動切換 -->

<property>

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

    <value>true</value>

</property>

<!-- 配置失敗自動切換實現方式 -->

<property>

    <name>dfs.client.failover.proxy.provider.ns1</name>

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

</property>

<!-- 配置隔離機制方法，多個機制用換行分割，即每個機制暫用一行-->

<property>

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

    <value>

        sshfence

        shell(/bin/true)

    </value>

</property>

<!-- 使用sshfence隔離機制時需要ssh免登陸 -->

<property>

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

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

</property>

<!-- 配置sshfence隔離機制超時時間 -->

<property>

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

    <value>30000</value>

</property>

/configuration>

 

1.2.4 集群運維測試

1、Datanode動態上下線

Datanode動態上下線很簡單，步驟如下：

a)   准備一台服務器，設置好環境

b)   部署hadoop的安裝包，並同步集群配置

c)   聯網上線，新datanode會自動加入集群

d)   如果是一次增加大批datanode，還應該做集群負載重均衡

2、Namenode狀態切換管理

使用的命令上hdfs  haadmin

可用 hdfs  haadmin –help查看所有幫助信息

 

可以看到，狀態操作的命令示例：

查看namenode工作狀態  

hdfs haadmin -getServiceState nn1

將standby狀態namenode切換到active

hdfs haadmin –transitionToActive nn1

 將active狀態namenode切換到standby

hdfs haadmin –transitionToStandby nn2

 

3、數據塊的balance

啟動balancer的命令：

start-balancer.sh -threshold 8

運行之后，會有Balancer進程出現：

 

上述命令設置了Threshold為8%，那么執行balancer命令的時候，首先統計所有DataNode的磁盤利用率的均值，然后判斷如果某一個DataNode的磁盤利用率超過這個均值Threshold，那么將會把這個DataNode的block轉移到磁盤利用率低的DataNode，這對於新節點的加入來說十分有用。Threshold的值為1到100之間，不顯示的進行參數設置的話，默認是10。

1.2.5 HA下hdfs-api變化

客戶端需要nameservice的配置信息，其他不變

/**

 * 如果訪問的是一個ha機制的集群

 * 則一定要把core-site.xml和hdfs-site.xml配置文件放在客戶端程序的classpath下

 * 以讓客戶端能夠理解hdfs://ns1/中  “ns1”是一個ha機制中的namenode對——nameservice

 * 以及知道ns1下具體的namenode通信地址

 * @author

 *

 */

public class UploadFile {

        

         public static void main(String[] args) throws Exception  {

                  

                   Configuration conf = new Configuration();

                   conf.set("fs.defaultFS", "hdfs://ns1/");

                  

                   FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://ns1/"),conf,"hadoop");

                  

                   fs.copyFromLocalFile(new Path("g:/eclipse-jee-luna-SR1-linux-gtk.tar.gz"), new Path("hdfs://ns1/"));

                  

                   fs.close();

                  

         }

        

 

}

 

 

Federation下 mr程序運行的staging提交目錄問題

<property>

  <name>yarn.app.mapreduce.am.staging-dir</name>

  <value>/bi/tmp/hadoop-yarn/staging</value>

  <description>The staging dir used while submitting jobs.

  </description>

</property>