HDFS概述（3）————HDFS Federation

本指南概述了HDFS Federation功能以及如何配置和管理联合集群。

当前HDFS背景

HDFS主要有两层：

　　1.Namespace

　　　　（1）包含目录，文件和块。

　　　　（2）它支持所有命名空间相关的文件系统操作，如创建，删除，修改和列出文件和目录。

2.Block Storage，分为两部分：

　　　  （1）块管理（在Namenode中执行）通过处理注册和周期性心脏跳动来提供Datanode集群成员资格。处理块报告并维护块的位置。支持块相关操作，如创建，删除，修改和获取块位置。管理复制块下的副本放置，块复制，并删除过度复制的块。

　　　　（2）存储 - 由Datanodes通过在本地文件系统上存储块并允许读/写访问来提供。

当前HDFS架构只允许整个集群中存在一个namespace，而该namespace被仅有的一个namenode管理。这个架构使得HDFS非常容易实现，但是，它（见上图）在具体实现过程中会出现一些模糊点，进而导致了很多局限性（下面将要详细说明），当然这些局限性只有在拥有大集群的公司，像baidu，腾讯等出现。

Multiple Namenodes/Namespaces

为了水平扩展名称服务，联合使用多个独立的Namenodes /命名空间。纳米诺斯联盟;Namenodes是独立的，不需要相互协调。Datanodes用作所有Namenodes的块的通用存储。每个Datanode注册到集群中的所有Namenodes。Datanodes发送周期性的心跳和块报告。他们还处理Namenodes的命令。

用户可以使用ViewFs创建个性化的命名空间视图。ViewFs类似于某些Unix / Linux系统中的客户端安装表。

Block Pool

块池是属于单个命名空间的一组块。Datanodes存储集群中所有块池的块。每个块池都是独立管理的。这允许命名空间为新块生成块ID，而不需要与其他命名空间协调。Namenode故障不会阻止Datanode在集群中提供其他的Namenode。

命名空间及其块池一起称为命名空间卷。这是一个独立的管理单位。当Namenode /命名空间被删除时，Datanodes的相应块池被删除。在集群升级期间，每个命名空间卷都将作为一个单元升级。

ClusterID

ClusterID标识符用于标识集群中的所有节点。格式化Namenode时，该标识符将被提供或自动生成。该ID应该用于格式化其他的Namenodes到集群。

主要优点

命名空间可伸缩性 - Federation会添加命名空间水平缩放。通过允许将更多的Namenodes添加到集群中，使用大量小文件的大型部署或部署可以从命名空间缩放中获益。

性能 - 文件系统吞吐量不受单个Namenode的限制。将更多的Namenodes添加到集群可以缩放文件系统的读/写吞吐量。

隔离 - 单个Namenode在多用户环境中不提供隔离。例如，实验应用程序可能会超载Namenode并减缓生产关键应用程序。通过使用多个Namenodes，可以将不同类别的应用程序和用户隔离到不同的命名空间。

Federation 配置

联合配置向后兼容，并允许现有的单个Namenode配置工作，无任何变化。新配置的设计使得集群中的所有节点具有相同的配置，而不需要根据集群中节点的类型部署不同的配置。

联盟添加了一个新的NameServiceID抽象。Namenode及其对应的辅助/备份/检查指针节点都属于NameServiceId。为了支持单个配置文件，Namenode和secondary / backup / checkpointer配置参数后缀为NameServiceID。

配置步骤

步骤1：将dfs.nameservices参数添加到配置中，并使用逗号分隔的NameServiceID进行配置。Datanodes将使用这个来确定集群中的Namenodes。

步骤2：对于每个Namenode和Secondary Namenode / BackupNode / Checkpointer，将以下配置参数添加到相应的NameServiceID到公共配置文件中：

Daemon	Configuration Parameter
Namenode	dfs.namenode.rpc-address dfs.namenode.servicerpc-address dfs.namenode.http-address dfs.namenode.https-address dfs.namenode.keytab.file dfs.namenode.name.dir dfs.namenode.edits.dir dfs.namenode.checkpoint.dirdfs.namenode.checkpoint.edits.dir
Secondary Namenode	dfs.namenode.secondary.http-address dfs.secondary.namenode.keytab.file
BackupNode	dfs.namenode.backup.address dfs.secondary.namenode.keytab.file

以下是两个Namenodes的示例配置：

<configuration>
  <property>
    <name>dfs.nameservices</name>
    <value>ns1,ns2</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.rpc-address.ns1</name>
    <value>nn-host1:rpc-port</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.http-address.ns1</name>
    <value>nn-host1:http-port</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.secondaryhttp-address.ns1</name>
    <value>snn-host1:http-port</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.rpc-address.ns2</name>
    <value>nn-host2:rpc-port</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.http-address.ns2</name>
    <value>nn-host2:http-port</value>
  </property>
  <property>
    <name>dfs.namenode.secondaryhttp-address.ns2</name>
    <value>snn-host2:http-port</value>
  </property>
 
  .... Other common configuration ...
</configuration>

格式化Namenodes

步骤1：使用以下命令格式化Namenode：

[hdfs]$ $HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -format [-clusterId <cluster_id>]

选择一个唯一的cluster_id，它不会与您的环境中的其他集群冲突。如果未提供cluster_id，则会自动生成唯一的。

步骤2：使用以下命令格式化附加的Namenodes：

[hdfs]$ $HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -format -clusterId <cluster_id>

请注意，步骤2中的cluster_id必须与步骤1中的cluster_id相同。如果它们不同，则附加的Namenodes不会是联合集群的一部分。

从旧版本升级并配置Federation

较旧的版本只支持一个Namenode。将集群升级到较新版本以启用联合在升级期间，您可以提供如下的ClusterID：

[hdfs]$ $HADOOP_HOME/bin/hdfs --daemon start namenode -upgrade -clusterId <cluster_ID>

如果未提供cluster_id，则会自动生成。

将新的Namenode添加到现有的HDFS集群

执行以下步骤：

将dfs.nameservices添加到配置中。

使用NameServiceID后缀更新配置。配置键名称已更改后版本0.20。您必须使用新的配置参数名才能使用联合。

将新的Namenode相关配置添加到配置文件。将配置文件传播到集群中的所有节点。启动新的Namenode和Secondary / Backup。通过对集群中的所有Datanode运行以下命令，刷新Datanodes以获取新添加的Namenode：

[hdfs]$ $HADOOP_HOME/bin/hdfs dfsadmin -refreshNamenodes <datanode_host_name>:<datanode_rpc_port>

管理集群

启动和停止集群

要启动集群，请运行以下命令：

[hdfs]$ $HADOOP_HOME/sbin/start-dfs.sh

要停止集群，请运行以下命令：

[hdfs]$ $HADOOP_HOME/sbin/stop-dfs.sh

这些命令可以从HDFS配置可用的任何节点运行。该命令使用配置来确定集群中的Namenode，然后在这些节点上启动Namenode进程。Datanodes在工作文件中指定的节点上启动。该脚本可以用作构建自己的脚本来启动和停止集群的参考。

平衡器

平衡器已被更改为使用多个Namenodes。可以使用以下命令运行Balancer：

[hdfs]$ $HADOOP_HOME/bin/hdfs --daemon start balancer [-policy <policy>]

policy参数可以是以下任一项：datanode - 这是默认策略。这样可以平衡Datanode级别的存储空间。这与以前版本的平衡策略相似。块池 - 这将平衡块池池级别的存储空间，并在Datanode级别进行平衡。请注意，Balancer仅平衡数据，不平衡命名空间。有关完整的命令用法，请参阅平衡器。

退役

退役类似于以前的版本。需要分解的节点将添加到所有Namenodes的排除文件中。每个Namenode取消其Block Pool。当所有Namenodes完成退役Datanode时，Datanode被视为已退役。

步骤1：要将排除文件分发到所有的Namenodes，请使用以下命令：

[hdfs]$ $HADOOP_HOME/sbin/distribute-exclude.sh <exclude_file>

步骤2：刷新所有的Namenodes以接收新的排除文件：

[hdfs]$ $HADOOP_HOME/sbin/refresh-namenodes.sh

上述命令使用HDFS配置来确定集群中配置的Namenodes，并刷新它们以接收新的排除文件。

群集Web控制台

与Namenode状态网页类似，当使用联合时，可以使用群集Web控制台来监视http：// <any_nn_host：port> /dfsclusterhealth.jsp中的联合群集。群集中的任何Namenode都可用于访问此网页。

群集Web控制台提供以下信息：一个集群摘要，显示了整个集群的文件数，块数，总配置存储容量以及可用和已用存储。包含Namenode列表和一个摘要，其中包含每个Namenode的文件数，块数，缺失块数，实时数和死区数据节点数。它还提供访问每个Namenode的Web UI的链接。Datanodes的退役状态。

http://dongxicheng.org/mapreduce/hdfs-federation-introduction/