Hadoop2 HA方案之QJM - 快车库

喜欢一个人，可以为TA做任何事，得到不接受却依然心甘情愿鞍前马后，苦苦等候那一线希望。对，这就是备胎，挂在汽车背后，可能一辈子也用不到的那个圆圈状的玩意儿，大部分情况下，它都会默默地挂在那里，等待几千分之一的机会，有个倒霉的轮子兄弟出事了，于是它就能派上用场了……(摘自豆瓣)

在Hadoop的分布式文件系统HDFS中，NameNode用来保存文件系统的元数据（包含目录结构/数据块位置等），如果NameNode上的数据丢失，HDFS上对应的文件数据就无法找回来了。Hadoop在2.0.0之前的版本，使用SecondaryNameNode备份NameNode的数据，但SecondaryNameNode无法转成NameNode,如果NameNode挂了，整个HDFS就会挂掉，无法实现真正的failover。这篇博文总结了5种Hadoop HA(High Available，高可用)方案，Hadoop2之后官方引入了QJM(Quorum Journal Manager)和NFS用于NameNode的备份和切换。本方将介绍的是QJM方案，它使用第二个NameNode实时同步当前NameNode的数据，相比于SecondaryNameNode，他可以随时切换成为真正的NameNode（一个可转正的高级备胎）。

先看看没有HA的HDFS的系统架构（用draw.io画的，尼马这么好的网站也被墙了）：

然后有HA方案的系统架构：

以下的实验基于4个节点的Hadoop集群。其中每个节点的运行的进程列表如下：

Role\Host	hd1	hd2	hd3	hd4
NN	√		√
DN		√	√	√
JN	√	√		√
ZK		√	√	√

实验环境中，所有节点的运行环境基本相同：

Ubuntu14.04 X64
4G内存
OpenJDK-1.7.0
100Mbps以太网

下面是实现这个系统的流程（官方文档+个人注解+辅助Shell命令）。

1. 安装Hadoop系统。

严格按照单节点搭建和集群搭建两个步骤，系统建起来完全没压力。我遇到的问题是刚开始在配置文件(salves和core-site.xml等文件)中使用的是ip地址而非主机名，然后在log文件里看到各种无法连接。解决方案是修改主机名并在hosts文件里建立映射关系。

hostname {new_hostname} # 修改主机名，只有当前Session有效
sudo vi /etc/hostname   # 永久修改主机名的方法

另外，对于64位的系统，最好重新编译源码。

2. 修改配置文件。

hdfs-site.xml文件：

<configuration>
  <property>
    <name>dfs.namenode.name.dir</name>
    <value>/data/hadoop/namenode</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.datanode.data.dir</name>
    <value>/data/hadoop/datanode</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.replication</name>
    <value>2</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.nameservices</name>
    <value>mycluster</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
    <value>nn1,nn2</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
    <value>hd1:8020</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
    <value>hd3:8020</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
    <value>hd1:50070</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
    <value>hd3:50070</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
    <value>qjournal://hd1:8485;hd2:8485;hd4:8485/mycluster</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>
    <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
    <value>sshfence</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
    <value>/home/hduser/.ssh/id_rsa</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
    <value>/data/hadoop/journalnode</value>
  </property>
</configuration>

其中nameservices是集群的命名空间，即使有多个集群，可以共用配置文件，但是要注意某些配置项的顺序。
dfs.ha.namenodes.mycluster中的mycluster是可以任取的，但是要和dfs.nameservices对应。
dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1参考上一条。
dfs.namenode.shared.edits.dir值的格式是"qjournal://host1:port1;host2:port2;host3:port3/journalId"，用来指定对应的JN节点，journalId建议使用和nameservices相同的名称。
dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster指定激活NameNode的Java类，目前Hadoop内置的只有上面那个。
dfs.ha.fencing.methods是来用来隔离失效的NameNode的方法，有sshfence和Shell两种方式。sshfence需要配置dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files私钥文件，以便交互的过程不需要输入密码。
dfs.journalnode.edits.dir是JN保存数据的文件。

core-site.xml文件：

<configuration>
    <property>
        <name>fs.defaultFS</name>
        <value>hdfs://mycluster</value>
    </property>
</configuration>

注意mycluster要和dhfs-site.xml中的dfs.nameservices对应。fs.defaultFS不用端口号。

3. 部署

改好配置文件好，就要将配置文件同步到所有的机器上了。可以用rsync将文件同步到多台机器上。rsync是一个增量同步工具，需要先安装。下面的rsync.sh的功能是将当前目录的所有文件发送到文件或参数对应的机器上。

$ cat rsync.sh 
#! /bin/bash

dir=`pwd`
pdir=`dirname $dir`

send(){
    echo "Sending to $2:$1"
    rsync -avez -e ssh $1 $2:$3
}

mul_send(){
    while read host
    do
        send $dir $host $pdir
    done < $1
}

[ -f $1 ] && mul_send $1 || send $dir $1 $pdir

将rsync.sh放在etc/hadoop目录下，进入目录运行

chmod +x rsync.sh
./rsync.sh slaves
# or ./rsync.sh hostname

发送完文件之后，就是启动系统。步骤如下：

启动JNs.

在所有JournalNode上运行

sbin/hadoop-daemon.sh --script hdfs start journalnode

启动NameNode.

在原NameNode上运行

bin/hadoop --script hdfs start namenode # NameNode需要已经format。

(使用上面的rsync.sh文件)将原NameNode(nn1)上的数据复制到第二个NameNode(nn2)。然后在nn2上运行：

bin/hdfs namenode -bootstrapStandby

启动其他节点

在NameNode上运行

sbin/start-dfs.sh

4. 切换NameNode

手动方式

上面的NameNode默认以standby的状态启动，这时因为没有active的NameNode,所以是不能在HDFS读写文件，需要将其中的一个转成active状态。比如将nn1(对应前面的配置)转成Active:

bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn1

然后在NameNode的web页面上部的括号里的standby变成active。
转成standby的命令是：

bin/hdfs haadmin -transitionToStandby nn1

自动切换

在当前NameNode不能使用时自动切换到第二个NameNode上，需要借助于ZooKeeper(ZK)。

ZK的安装过程和Hadoop差不多，就是下载文件、修改配置、复制到所有机器、启动。具体步骤在这里。

配置文件conf/zoo.conf:

tickTime=2000
dataDir=/data/hadoop/zookeeper
clientPort=2181
initLimit=5
syncLimit=2
server.1=hd2:2888:3888
server.2=hd3:2888:3888
server.3=hd4:2888:3888

hd2,hd3,hd4是主机名，至少需要三台，这个在一台机挂了整个系统还能用，ZK的数量一般是奇数。

然后要在hdfs-site.xml上添加配置：

<property>
    <name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>
    <value>true</value>
</property>
<property>
    <name>ha.zookeeper.quorum</name>
    <value>hd2:2181,hd3:2181,hd4:2181</value>
</property>

然后就是在NameNode的机器上初始化NameNode在ZK的状态了：

bin/hdfs zkfc -formatZK

重启HDFS或手动启动DFSZKFailoverController(ZKFC):

sbin/stop-dfs.sh # 重启hdfs
sbin/start-dfs.sh
sbin/hadoop-daemon.sh start zkfc # 启动ZKFC

在该HA方案中，每一个NameNode都有一个对应的ZKFC。ZKFC会随NameNode启动。

测试

在当前NameNode运行jps看NameNode的进程ID，然后kill掉。通过Web页面(http://hdx:50070)，可以看到standby的NameNode几乎在kill的同时转成active了。