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hadoop HA高可用集群实战

有勇气的牛排 627 大数据 2022-12-04 18:03:30

1 概述

  1. HA（high available），即高可用（24h不中断服务）
  2. 实现高可用最关键的策略是消除单点故障。HA严格来说是应该分成各个组件的HA机制
  3. hadoop2.0之前，在HDFS集群中NamNode存在单点故障（SPOF）
  4. NameNode主要存在以下两个方敏影响HDFS集群。
    • NameNode机器发生意外，如宕机，集群无法使用，直到管理员重启。
    • NameNode机器需要升级，包括软件，硬件升级，此时集群也将无法使用。

HDFS HA功能通过配置Active/Standby两个nameNode实现在集群中对NameNode的热备份来解决上述问题。如果机器出现故障，这是可通过此种方式将NameNode很快切换到另一台机器。

2 HDFS-HA工作机制

通过双NameNode消除单点故障

2.1 HDFS-HA工作要点

1、元数据管理方式需要改变

  • 内存中各自保存一份元数据；
  • Edits日志只有Active状态的NameNode节点可以做写操作。
  • 两个NameNode都可以读取Edits
  • 共享的Edit放在一个共享存储中管理（qjournal和NFS两个主流实现）

2、需要一个状态管理功能模块

  • 实现了一个zkfailover，常驻在每一个namenode所在的节点，每一个zkfailover负责监控自己所在NameNode节点，利用zk进行状态表示，当需要进行装填切换时，由zkfaiover来负责切换，切换时需要防止brain split想想发生。

3、必须保证两个 NameNode 之间能欧ssh无密码登录
4、隔离（Fence），即同一时刻仅仅有一个 NameNode对外提供服务。

2.2 HDFS 自动故障转移工作

通过命令 hdfs haadmin -failover 进行手动故障转移的模式下，即使现役 NameNode已经失效，系统也不会自动从现役 NameNode转移到待机NameNode，因而下面介绍自动故障转移。

自动故障颛臾为HDFS部署增加了两个新组件：

  • ZooKeeper进程
  • ZKFailoverController(ZKFC)进程

其中ZK负责维护少量协调数据，通知客户端这些数据的改变和客户端故障的高可用服务。HA的自动故障转移依赖于ZK以下功能：

1、故障检测
集群中每个 NameNode 在Zookeeper 中维护了一个持久回话，如果机器崩溃，ZK中的会话将终止，ZK通知另一个NameNode需要除法故障转移。

2、现役 NameNode选择
ZooKeeper提供了一个简单的机制用于唯一的选择一个节点为 active 状态。如果目前现役 NameNode崩溃，另一个节点可能从 ZK获得特殊的排外锁，以表名它应该称为现役 NameNode。

ZKFC是自动故障转移中的另一个新组建，是ZK的客户端，也监视和管理 NameNode的装填

3、健康检测
ZKFC使用一个健康检查命令定期地ping与之在相同主机的NameNode，只要该NameNode及时回复健康状态，ZKFC认为该节点是健康的。如果该节点崩溃、冻结或进入不健康状态，健康检测器标识该节点为非健康的。

4、ZooKeeper会话管理
当本地NameNode是将康的，ZKFC保持一个在ZooKeeper中打开的会话。如果本地NameNode处于active状态，ZKFC也保持一个特殊的znode锁，该锁使用了ZooKeeper对对该节点的支持，如果会话终止，锁节点将自动删除。

5、基于 ZooKeeper的选择
如果本地 NameNode是健康的，且ZKFC发现没有其他节点持有znode锁，它将为自己获取该锁。如果成功，则它已经赢得了选择，并负责运行故障转移进程以使它的本地 NameNode为Active。故障转移进程与前面描述的手动付账转移相似，首先如果必要保护之前的嫌疑NameNode，然后本地NameNode转换为Active状态。

3 HDFS-HA集群配置

3.1 环境准备

  • 映射主机ip、 安装jdk、ssh免密、防火墙（按具体情况配置，安全第一）

  • 搭建 ZooKeeper集群

3.2 搭建ZooKeeper集群

详细请阅读ZK秘籍8.2节：古传送阵

启动

$ZK_HOME/bin/zkServer.sh start $ZK_HOME/conf/zoo.cfg

3.3 配置 HDFS-HA集群

3.3.1 配置环境

# hadoop-HA
export $HADOOP_HA_HOME=/usr/local/hadoop-HA/hadoop-2.8.4
export PATH=$PATH:$HADOOP_HA_HOME/bin:$HADOOP_HA_HOME/sbin

# hadoop
#export HADOOP_HOME=/usr/local/hadoop-2.8.4
#export PATH=$PATH:$HADOOP_HOME/bin:$HADOOP_HOME/sbin

vim $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/hadoop-env.sh

export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_151

export HADOOP_CONF_DIR=/usr/local/hadoop-HA/hadoop-2.8.4/etc/hadoop

scp -r $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/hadoop-env.sh root@slave1:$HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/

scp -r $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/hadoop-env.sh root@slave2:$HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/

3.3.2 配置core-site.xml

mkdir /usr/local/hadoop-HA/data

vim $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/core-site.xml

<configuration> 

	<!-- 把两个 NameNode 的地址组装成一个集群 mycluster --> 
	<property> 
		<name>fs.defaultFS</name> 
		<value>hdfs://mycluster</value> 
	</property> 
	
	<!-- 指定 hadoop运行时产生文件的存储目录 --> 
	<property> 
		<name>hadoop.tmp.dir</name> 
		<value>/usr/local/hadoop-HA/data</value> 
	</property> 
	
</configuration>

3.3.3 配置 hdfs-site.xml

NameNode：master、slave1
DataNode：master、slave1、slave2

mkdir /usr/local/hadoop-HA/data/jn

vim $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/hdfs-site.xml

<configuration> 
	<!-- 完全分布式集群名称 --> 
	<property> 
		<name>dfs.nameservices</name> 
		<value>mycluster</value> 
	</property> 
	
	<!-- 集群中 NameNode节点都有哪些 --> 
	<property> 
		<name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name> 
		<value>nn1,nn2</value> 
	</property> 
	
	<!-- nn1的 RPC通信地址 --> 
	<property> 
		<name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name> 
		<value>master:9000</value> 
	</property> 
	
	<!-- nn2的 RPC通信地址 --> 
	<property> 
		<name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name> 
		<value>slave1:9000</value> 
	</property> 
	
	<!-- nn1的 http 通信地址 --> 
	<property> 
		<name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name> 
		<value>master:50070</value> 
	</property> 
	
	<!-- nn2的 http 通信地址 --> 
	<property> 
		<name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name> 
		<value>slave1:50070</value> 
	</property> 
	
	<!-- 指定 NameNode元数据在 JournalNode上的存放位置 --> 
	<property> 
		<name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name> 
		<value>qjournal://master:8485;slave1:8485;slave2:8485/mycluster</value> 
	</property> 
	
	<!-- 配置隔离机制，即同一时刻只能有一台服务器对外响应 --> 
	<property> 
		<name>dfs.ha.fencing.methods</name> 
		<value>sshfence</value> 
	</property> 
	
	<!-- 使用隔离机制时需要 ssh无秘钥登录--> 
	<property> 
		<name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name> 
		<value>~/.ssh/id_rsa</value> 
	</property> 
	
	<!-- 声明 journalnode 服务器存储目录--> 
	<property> 
		<name>dfs.journalnode.edits.dir</name> 
		<value>/usr/local/hadoop-HA/data/jn</value> 
	</property> 
	
	<!-- 关闭权限检查--> 
	<property> 
		<name>dfs.permissions.enable</name> 
		<value>false</value> 
	</property> 
	
	<!-- 访问代理类：client，mycluster，active配置失败自动切换实现方式--> 
	<property> 
		<name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name> 
		<value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value> 
	</property> 
</configuration>

配置发送到其他机器

scp -r /usr/local/hadoop-HA/ root@slave1:/usr/local/
scp -r /usr/local/hadoop-HA/ root@slave2:/usr/local/

3.3.4 启动 HDFS-HA集群

在各个JournalNode节点商，输入以下命令启动journalnode服务

1、在各个 JournalNode 节点上，输入以下命令启动 journalnode 服务

$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode

2、在[nn1]上，对其进行格式化，并启动

# 格式化
$HADOOP_HA_HOME/bin/hdfs namenode -format

$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start namenode

3、在[nn2]上，同步nn1的元数据信息

$HADOOP_HA_HOME/bin/hdfs namenode -bootstrapStandby

4、启动[nn2]

$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start namenode

5、查看web页面（此时2个NameNode均为standby状态）

http://192.168.56.20:50070
http://192.168.56.21:50070

6、在 [nn1] 上，启动所有 datanode

# 配置节点域名
vim $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/slaves
master
slave1
slave2

$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemons.sh start datanode

7、将 [nn1] 切换为 Active

$HADOOP_HA_HOME/bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn1

8、查看是否Active

$HADOOP_HA_HOME/bin/hdfs haadmin -getServiceState nn1

3.3.5 配置 HDFS-HA自动故障转移

1 具体配置

在hdfs-site.xml 增加

vim $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/hdfs-site.xml

<!-- 配置 HDFS-HA自动故障转移 -->
<property> 
	<name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name> 
	<value>true</value> 
</property>

在core-site.xml 增加

vim $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/core-site.xml

<!-- 配置 HDFS-HA自动故障转移 -->
<property> 
	<name>ha.zookeeper.quorum</name> 
	<value>master:2181,slave1:2181,slave2:2181</value> 
</property>
2 同步配置
scp -r $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/hdfs-site.xml root@slave1:$HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/
scp -r $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/core-site.xml root@slave1:$HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/
3 启动

1、关闭所有 HDFS服务

$HADOOP_HA_HOME/sbin/stop-dfs.sh

2、启动 ZooKeeper集群

$ZK_HOME/bin/zkServer.sh start $ZK_HOME/conf/zoo.cfg

3、初始化 HA 在 ZooKeeper 中状态(NameNode节点)

$HADOOP_HA_HOME/bin/hdfs zkfc -formatZK

4、启动 HDFS 服务

$HADOOP_HA_HOME/sbin/start-dfs.sh

5、在各个 NameNode节点上启动 DFSZK Failover Controller，先在哪台机器启动，哪个机器的 NameNode就是Active NameNode

$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start zkfc
4 验证

1、将 Active NameNode 进程 kill

kill -9 (namenode进程id)

2、恢复NameNode

$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
5 其他处理

1、Standby所在的namenode不会自动切换为active状态。

检查服务器时间是否同步，同步需要在root用户下。

hdfs namenode -initializeSharedEdits

3.4 YARN-HA配置

工作机制

3.4.1 yarn-site.xml

vim $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/yarn-site.xml

<configuration> 
	
	<property> 
		<name>yarn.nodemanager.aux-services</name> 
		<value>mapreduce_shuffle</value> 
	</property> 
	
	<!--启用 resourcemanager ha--> 
	<property> 
		<name>yarn.resourcemanager.ha.enabled</name> 
		<value>true</value> 
	</property> 
	
	<!--声明两台 resourcemanager 的地址--> 
	<property> 
		<name>yarn.resourcemanager.cluster-id</name> 
		<value>cluster-yarn1</value> 
	</property> 
	
	<property> 
		<name>yarn.resourcemanager.ha.rm-ids</name> 
		<value>rm1,rm2</value> 
	</property> 
	
	<property> 
		<name>yarn.resourcemanager.hostname.rm1</name> 
		<value>master</value> 
	</property> 
	
	<property> 
		<name>yarn.resourcemanager.hostname.rm2</name> 
		<value>slave1</value> 
	</property> 
	
	<!--指定 zookeeper 集群的地址--> 
	<property> 
		<name>yarn.resourcemanager.zk-address</name> 
		<value>master:2181,slave1:2181,slave2:2181</value> 
	</property> 
	
	<!--启用自动恢复-->  
	<property> 
		<name>yarn.resourcemanager.recovery.enabled</name> 
		<value>true</value> 
	</property> 
	
	<!--指定 resourcemanager 的状态信息存储在 zookeeper集群--> 
	<property> 
		<name>yarn.resourcemanager.store.class</name>     
		<value>org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.recovery.ZKRMStateStore</value> 
	</property> 

</configuration>

同步更新其他节点的配置信息

scp -r $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/yarn-site.xml root@slave1:$HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/

scp -r $HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/yarn-site.xml root@slave2:$HADOOP_HA_HOME/etc/hadoop/

3.4.2 启动hdfs

1、关闭所有 HDFS服务

$HADOOP_HA_HOME/sbin/stop-dfs.sh

1、在各个 JournalNode节点上，输入以下命令启动 journalnode服务：

$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode

2、在 [nn1] 上，对其进行格式化，并启动

$HADOOP_HA_HOME/bin/hdfs namenode -format
$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start namenode

3、在 [nn2] 上，同步 nn1 的元数据信息

$HADOOP_HA_HOME/bin/hdfs namenode -bootstrapStandby

4、启动 [nn2]

$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start namenode

5、启动所有 DataNode

$HADOOP_HA_HOME/sbin/hadoop-daemons.sh start datanode

6、将 [nn1]切换为 Active

$HADOOP_HA_HOME/bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn1

3.4.3 启动 YARN

进程：ResourceManager、NodeManager、NodeManager

$HADOOP_HA_HOME/sbin/start-yarn.sh

slave2执行（非NameNode节点）

$HADOOP_HA_HOME/sbin/yarn-daemon.sh start resourcemanager

3、查看服务状态

$HADOOP_HA_HOME/bin/yarn rmadmin -getServiceState rm1

3.5 查看集群

http://192.168.56.20:8088/cluster

报错处理

重新格式化

1、查看hdfs-site.xml：

<!-- 指定 hadoop运行时产生文件的存储目录 --> 
<property> 
	<name>hadoop.tmp.dir</name> 
	<value>/usr/local/hadoop-HA/data</value> 
</property>

将 dfs.name.dir所指定的目录删除、dfs.data.dir所指定的目录删除

rm -rf /usr/local/hadoop-HA/data/dfs/name/*
rm -rf /usr/local/hadoop-HA/data/dfs/data/*

2、查看core-site.xml：

<property> 
    <name>hadoop.tmp.dir</name> 
    <value>/usr/local/hadoop-HA/data</value> 
    <description>namenode上本地的hadoop临时文件夹</description> 
</property>

将Hadoop.tmp.dir所指定的目录删除。

rm -rf /usr/local/hadoop-HA/data/jn/*

致谢：
感谢尚硅谷教程

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