大数据(3) - 高可用 HDFS HA
HDFS HA高可用
1 HA概述
1）所谓HA（high available），即高可用（7*24小时不中断服务）。
2）实现高可用最关键的策略是消除单点故障。HA严格来说应该分成各个组件的HA机制：HDFS的HA和YARN的HA。
3）Hadoop2.0之前，在HDFS集群中NameNode存在单点故障（SPOF）。
4）NameNode主要在以下两个方面影响HDFS集群
NameNode机器发生意外，如宕机，集群将无法使用，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nameNodes实现在集群中对NameNode的热备来解决上述问题。如果出现故障，如机器崩溃或机器需要升级维护，这时可通过此种方式将NameNode很快的切换到另外一台机器。
2 HDFS-HA工作机制
1）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edits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进行状态标识，当需要进行状态切换时，由zkfailover来负责切换，切换时需要防止brain split现象的发生。
3）必须保证两个NameNode之间能够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-HA自动故障转移工作机制
前面学习了使用命令hdfs haadmin -failover手动进行故障转移，在该模式下，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，下面学习如何配置部署HA自动进行故障转移。自动故障转移为HDFS部署增加了两个新组件：ZooKeeper和ZKFailoverController（ZKFC）进程。ZooKeeper是维护少量协调数据，通知客户端这些数据的改变和监视客户端故障的高可用服务。HA的自动故障转移依赖于ZooKeeper的以下功能：
1）故障检测：集群中的每个NameNode在ZooKeeper中维护了一个持久会话，如果机器崩溃，ZooKeeper中的会话将终止，ZooKeeper通知另一个NameNode需要触发故障转移。
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ZooKeeper获得特殊的排外锁以表明它应该成为现役NameNode。
ZKFC是自动故障转移中的另一个新组件，是ZooKeeper的客户端，也监视和管理NameNode的状态。每个运行NameNode的主机也运行了一个ZKFC进程，ZKFC负责：
1）健康监测：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及时地回复健康状态，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，健康监测器标识该节点为非健康的。
2）ZooKeeper会话管理：当本地NameNode是健康的，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对短暂节点的支持，如果会话终止，锁节点将自动删除。
3）基于ZooKeeper的选择：如果本地NameNode是健康的，且ZKFC发现没有其它的节点当前持有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故障转移相似，首先如果必要保护之前的现役NameNode，然后本地NameNode转换为active状态。
3 HDFS-HA集群配置 -- 手动转移
3.1.将hadoop2.7.2 复制到 modules/HA里面
cd /home/admin/modules mkdir HA cp -r hadoop-2.7.2/ Ha/
3.2 配置，修改core-site.xml 与 hdfs-site.xml 文件
cd /home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/etc/hadoop vim 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>/home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/hadoop-data</value>
</property> <property>
<name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
<value>/home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/jn/mycluster</value>
</property> </configuration>
vim 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>linux01:8020</value>
</property> <!-- nn2的RPC通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
<value>linux02:8020</value>
</property> <!-- nn1的http通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
<value>linux01:50070</value>
</property> <!-- nn2的http通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
<value>linux02:50070</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://linux01:8485;linux02:8485;linux03:8485/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>/home/admin/.ssh/id_rsa</value>
</property> <!-- 指定数据冗余分数 -->
<property>
<name>dfs.replication</name>
<value>1</value>
</property> <!-- 关闭权限检查-->
<property>
<name>dfs.permissions.enable</name>
<value>false</value>
</property> <property>
<name>dfs.webhdfs.enable</name>
<value>true</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>
3.3.分发到linux02和linux03中
scp -r HA/ linux02:/home/admin/modules/ scp -r HA/ linux03:/home/admin/modules/
3.4启动三台机器的journalnode（分别在三台机器上面执行且jps查看是否执行成功）
sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode
3.5格式化linux01的namenode节点
bin/hdfs namenode -format
3.6启动刚格式化的namenode
sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
3.7备用namenode同步主namenode的元数据信息，（在linux02中执行）
bin/hdfs namenode -bootstrapStandby
3.8启动被namenode（在linux02中执行）
sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
3.9启动所有datanode（分别在三台机器执行，并用jps查看是否执行成功）
注意，有时datanode会启动失败，原因：
当时“再来一次”，又重新执行了格式化命令（hdfs namenode -format)，这时namenode的clusterID会重新生成，而datanode的clusterID 保持不变。
所以，解决办法也很简单了，把/hadoop-2.7.2/hadoop-data/dfs/name/current/VERSION里面的clusterID复制下来，依次替换/hadoop-2.7.2/hadoop-data/dfs/data/current/VERSION里的clusterID，再执行：
sbin/hadoop-daemon.sh start datanode
3.10两个namenode目前都处于standby状态，所以是都没有办法Browse Directory （浏览目录的），必须手动激活其中一个namenode的
状态为active才可以，如果想把nn2设置为active状态，必须先把nn1设置为standby状态
转变为active状态
bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn1 转变为standby状态
bin/hdfs haadmin -transitionToStandby nn1
3.11重点：把处于active状态的nn1手动关掉，看会发生什么事
关掉linux01的namenode
sbin/hadoop-daemon.sh stop namenode
结论：关掉以后，想去把nn2设置为active状态，但是不成功，这是防止脑裂机制决定的，只能强制切换：
bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn2 --forceactive
4.自动故障转移
（前面说了这么多都是为这里铺垫）
先关闭集群
sbin/stop-dfs.sh
4.1安装zookeepercd /home/admin/softwares/installtions/
下载zookeeper安装包 wget 'http://mirror.bit.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.4.10/zookeeper-3.4.10.tar.gz' 解压到HA目录 tar -zxf ~/softwares/installtions/zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /home/admin/modules/HA/ 进入/zookeeper-3.4.10/conf文件夹，修改文件名字 mv zoo_sample.cfg zoo.cfg 配置zoo.cfg文件 dataDir=/home/admin/modules/HA/zookeeper-3.4.10/zkData 文件最后配置集群ip节点 server.1=192.168.1.213:2888:3888
server.2=192.168.1.214:2888:3888
server.3=192.168.1.215:2888:3888
在zookeeper-3.4.10文件夹里面创建一个zkData文件夹
mkdir zkData 进入zkData文件夹,myid里面的数字对应server.1最后的数字
touch myid
echo 1 > myid 分发到linux02和linux03中(会自动覆盖，所以修改了东西可用直接使用下面命令分发)
scp -r zookeeper-3.4.10/ linux02:/home/admin/modules/HA/
scp -r zookeeper-3.4.10/ linux03:/home/admin/modules/HA/ 分发后记得也要到zkData文件夹里面修改myid的数字
4.2 配置core-site.xml文件 与 hdfs-site.xml文件
core-site.xml
cd /home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/etc/hadoop vim 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>/home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/hadoop-data</value>
</property> <property>
<name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
<value>/home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/jn/mycluster</value>
</property> <property>
<name>ha.zookeeper.quorum</name>
<value>linux01:2181,linux02:2181,linux03:2181</value>
</property>
</configuration>
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>linux01:8020</value>
</property> <!-- nn2的RPC通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
<value>linux02:8020</value>
</property> <!-- nn1的http通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
<value>linux01:50070</value>
</property> <!-- nn2的http通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
<value>linux02:50070</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://linux01:8485;linux02:8485;linux03:8485/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>/home/admin/.ssh/id_rsa</value>
</property> <!-- 指定数据冗余分数 -->
<property>
<name>dfs.replication</name>
<value>1</value>
</property> <!-- 关闭权限检查-->
<property>
<name>dfs.permissions.enable</name>
<value>false</value>
</property> <!-- 是否开启故障自动转移 -->
<property>
<name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>
<value>true</value>
</property> <property>
<name>dfs.webhdfs.enable</name>
<value>true</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>
配置完成以后记得scp到linux02和03中(分发后记得查看是否分发成功，不然就不会故障转移了，我就是掉进这个坑)
scp -r etc/ linux02:/home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/
scp -r etc/ linux03:/home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/
4.3 开启zookeeper(分别在三台机器执行)
cd /home/admin/modules/HA/zookeeper-3.4.10
bin/zkServer.sh start
查看一下是否是一台leader，两台follower,如果不是，证明zoo.cfg没有配置好（我又掉坑了）
bin/zkServer.sh status
4.4 初始化zookeeperd中的HA状态（只需在第一次部署时初始化）(如果之前core-site.xml与hdfs-site.xml配置好，这里是可用初始化的，我又又掉坑了)
cd /home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2
bin/hdfs zkfc -formatZK
4.5 启动三台机器的journalnode （分别在三台机器上面执行）
sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode
jps查看是否有启动
4.6 启动hdfs集群
sbin/start-dfs.sh
如果全部正确启动成功，可以看到：（途中超多坑，劝君多尝试）
如果处在active的机器有什么特殊情况，断线关机等等，处在standby的机器会马上顶上，变成active状态，达到自动故障转移，高可用的目的。
5.配置yarn高可用
5.1修改yarn-site.xml文件
<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>linux02</value>
</property>
<property>
<name>yarn.resourcemanager.hostname.rm2</name>
<value>linux03</value>
</property>
<!--指定zookeeper集群的地址-->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.zk-address</name>
<value>linux01:2181,linux02:2181,linux03:2181</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>
5.2 分发到linux02和linux03中
scp -r etc/ linux02:/home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/
scp -r etc/ linux03:/home/admin/modules/HA/hadoop-2.7.2/
5.3 启动yarn （在linux02执行）
sbin/start-yarn.sh
5.4启动resourcemanager（在linux03中操作）
sbin/yarn-daemon.sh start resourcemanager
5.5 测试：（目前还没达到预期测试效果）
如果成功，linux02(192.168.1.214:8088)成为active，linux03（192.168.1.215:8088）成为standby
输入192.168.1.215:8088 会自动重定向到 192.168.1.214:8088
如果linux02挂了，linux03会自动顶上。
6.目前遗留问题
6.1 开启hdfs时，datanode只显示一个，不是显示3个，但是刷新页面时却会随机出现linux01,linux02,linux03的datanode
6.2 yarn高可用配置时，linux02的resourcemanager没有启动，但是却可以用浏览器访问8088端口，且不知如何关闭
6.3 yarn的自动故障转移测试还没成功
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