什么是HA?

HA是High Availability的简写,即高可用,指当当前工作中的机器宕机后,会自动处理这个异常,并将工作无缝地转移到其他备用机器上去,以来保证服务的高可用。(简言之,有两台机器,一台工作,一台备用,当工作机挂了之后,备用机自动接替。)

HAdoop的HA模式是最常见的生产环境上的安装部署方式。

Hadoop HA包括NameNode HAResourceManager HA

DataNode和NodeManager本身就是被设计为高可用的,不用对它们进行特殊的高可用处理。

下载

百度搜索hadoop进入官网(https://hadoop.apache.org)下载

翻到最下面,选择release archive

找到对应的版本

选择tar.gz下载

安装前基础配置

修改Hostname

临时修改hostname

hostname bigdata01

hostname永久生效

vi /etc/sysconfig/network

添加

NETWORKING=yes  # 使用网络
HOSTNAME=bigdata01 # 设置主机名

配置Host

vi /etc/hosts

添加192.168.100.10 bigdata01

关闭防火墙

查看防火墙状态

systemctl status firewalld

临时关闭防火墙

systemctl stop firewalld

禁止开机启动

systemctl disable firewalld

关闭selinux

selinux是Linux一个子安全机制,学习环境可以将它禁用。

vi /etc/sysconfig/selinux

修改SELINUX=disabled

安装JDK(JAVA)

详见 linux(CentOS7) 之 jdk1.8 下载及安装

安装mysql

详见 linux(CentOS7) 之 MySQL 5.7.30 下载及安装

创建用户

创建hadoop用户组,密码为123

useradd hadoop

passwd hadoop

123

给root用户添加写权限

chmod u+w /etc/sudoers

给hadoop用户sudo权限(学习环境权限给的大)。

vi /etc/sudoers
root    ALL=(ALL)       ALL
hadoop ALL=(root) NOPASSWD:ALL

切换hadoop用户,以下为hadoop用户执行

su - hadoop

创建基础目录

创建存放安装包的目录

sudo mkdir /opt/software

创建存放hadoop解压文件的目录

sudo mkdir /opt/modules

将/opt/software、/opt/modules文件夹所有者指定为hadoop

sudo chown -R hadoop:hadoop /opt/software

sudo chown -R hadoop:hadoop /opt/modules

克隆机器

详见 linux(CentOS7) 之 克隆虚拟机并配置网络(固定ip)

 

三台机器的hosts都配置

sudo vi /etc/hosts
192.168.100.10 bigdata01
192.168.100.11 bigdata02
192.168.100.12 bigdata03

ssh免密登录配置

注意:
ssh-keygen -t rsa 直接生产出来的格式是OPENSSH,后面HDFS无法实现高可用自动切换。,所以,需要加上 -m PEM
错误记录,详见
Hadoop 之 高可用不自动切换(ssh密钥无效 Caused by: com.jcraft.jsch.JSchException: invalid privatekey )
ssh-keygen -t rsa -m PEM

一直按回车,都设置为默认值,然后再当前用户的Home目录下的.ssh目录中会生成公钥文件id_rsa.pub和私钥文件id_rsa

 

给三台机器分发公钥

ssh-copy-id bigdata01
ssh-copy-id bigdata02
ssh-copy-id bigdata03

另外两台机器执行同样操作,生成公钥和私钥后,分发给是三台机器。

 

配置ntp

 详见 linux(CentOS7) 之 ntp时间同步配置步骤

安装zookeeper

详见 linux(CentOS7) 之 zookeeper 下载及安装

开始安装

HDFS HA 原理

单NameNode的缺陷存在单点故障的问题,如果NameNode不可用,则会导致整个HDFS文件系统不可用。所以需要设计高可用的HDFS(Hadoop HA)来解决NameNode单点故障的问题。解决的方法是在HDFS集群中设置多个NameNode节点。但是一旦引入多个NameNode,就有一些问题需要解决。

HDFS HA需要保证的四个问题:

1、保证NameNode内存中元数据数据一致,并保证编辑日志文件的安全性;
2、多个NameNode如何协作;
3、客户端如何能正确地访问到可用的那个NameNode;
4、怎么保证任意时刻只能有一个NameNode处于对外服务状态。

解决方法

对于保证NameNode元数据的一致性和编辑日志的安全性,采用Zookeeper来存储编辑日志文件。

两个NameNode一个是Active状态的,一个是Standby状态的,一个时间点只能有一个Active状态的。

NameNode提供服务,两个NameNode上存储的元数据是实时同步的,当Active的NameNode出现问题时,通过Zookeeper实时切换到Standby的NameNode上,并将Standby改为Active状态。

客户端通过连接一个Zookeeper的代理来确定当时哪个NameNode处于服务状态。

HDFS HA架构图

HDFS HA架构中有两台NameNode节点,一台是处于活动状态(Active)为客户端提供服务,另外一台处于热备份状态(Standby)。

元数据文件有两个文件:fsimage和edits,备份元数据就是备份这两个文件。

JournalNode用来实时从Active NameNode上拷贝edits文件,JournalNode有三台也是为了实现高可用。

Standby NameNode不对外提供元数据的访问,它从Active NameNode上拷贝fsimage文件,从JournalNode上拷贝edits文件,然后负责合并fsimage和edits文件,相当于SecondaryNameNode的作用。最终目的是保证Standby NameNode上的元数据信息和Active NameNode上的元数据信息一致,以实现热备份。

Zookeeper来保证在Active NameNode失效时及时将Standby NameNode修改为Active状态。

ZKFC(失效检测控制)是Hadoop里的一个Zookeeper客户端,在每一个NameNode节点上都启动一个ZKFC进程,来监控NameNode的状态,并把NameNode的状态信息汇报给Zookeeper集群,其实就是在Zookeeper上创建了一个Znode节点,节点里保存了NameNode状态信息。当NameNode失效后,ZKFC检测到报告给Zookeeper,Zookeeper把对应的Znode删除掉,Standby ZKFC发现没有Active状态的NameNode时,就会用shell命令将自己监控的NameNode改为Active状态,并修改Znode上的数据。

Znode是个临时的节点,临时节点特征是客户端的连接断了后就会把znode删除,所以当ZKFC失效时,也会导致切换NameNode。

DataNode会将心跳信息和Block汇报信息同时发给两台NameNode,DataNode只接受Active NameNode发来的文件读写操作指令。

 

服务器角色规划

bigdata01

bigdata02

bigdata03

NameNode

NameNode

Zookeeper

Zookeeper

Zookeeper

DataNode

DataNode

DataNode

ResourceManage

ResourceManage

NodeManager

NodeManager

NodeManager

解压

解压hadoop文件到/opt/modules (hadoop-2.7.7.tar.gz 压缩包存放在此目录下)

cd /opt/modules
tar -zxvf hadoop-2.7.7.tar.gz

配置hadoop环境变量,加在文件末尾。

sudo vi /etc/profile

export HADOOP_HOME="/opt/modules/hadoop-2.7.7"

export PATH=$HADOOP_HOME/bin:$HADOOP_HOME/sbin:$PATH

使得配置生效

source /etc/profile

验证HADOOP_HOME参数值

echo $HADOOP_HOME

/opt/modules/hadoop-2.7.7

分发给其他机器

sudo scp /etc/profile bigdata02: /etc/profile
sudo scp /etc/profile bigdata03: /etc/profile

修改配置文件

1、配置 hadoop-env.sh、mapred-env.sh、yarn-env.sh文件的JAVA_HOME参数

2、配置core-site.xml

3、配置hdfs-site.xml

4、配置mapred-site.xml

5、配置yarn-site.xml

配置hadoop-env.sh

cd /opt/modules/hadoop-2.7.7
sudo vi etc/hadoop/hadoop-env.sh

export JAVA_HOME="/opt/modules/jdk1.8.0_281"

配置mapred -env.sh

sudo vi  ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/mapred-env.sh

export JAVA_HOME="/opt/modules/jdk1.8.0_281"

配置yarn -env.sh

sudo vi  ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/yarn-env.sh

export JAVA_HOME="/opt/modules/jdk1.8.0_281"

配置core-site.xml

vi ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/core-site.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
<property>
<!-- hdfs 地址,ha中是连接到nameservice -->
<name>fs.defaultFS</name>
<value>hdfs://ns1</value>
</property>
<property>
<!-- Hadoop临时目录 -->
<name>hadoop.tmp.dir</name>
<value>/opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp</value>
</property>
<!-- 故障转移 -->
<property>
<name>ha.zookeeper.quorum</name>
<value>bigdata01:2181,bigdata02:2181,bigdata03:2181</value>
</property>
</configuration>

namenode格式化默认存放路径:${HADOOP_HOME}/dfs/name/current/ VERSION

datanode格式化默认存放路径:${HADOOP_HOME}/dfs/data/current/ VERSION

fs.defaultFS 配置的是HDFS的地址。

hadoop.tmp.dir配置的是Hadoop临时目录,比如HDFS的NameNode数据默认都存放这个目录下,查看*-default.xml等默认配置文件,就可以看到很多依赖${hadoop.tmp.dir}的配置。默认的hadoop.tmp.dir是/tmp/hadoop-${user.name},此时有个问题就是NameNode会将HDFS的元数据存储在这个/tmp目录下,如果操作系统重启了,系统会清空/tmp目录下的东西,导致NameNode元数据丢失,是个非常严重的问题,所以,必须修改这个路径。

创建临时目录

sudo mkdir -p /opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp

配置hdfs-site.xml

vi ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/hdfs-site.xml

dfs.replication配置的是HDFS存储时的备份数量,默认3个。

<property>
<name>dfs.replication</name>
<value>3</value>
</property>

文件内容如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<configuration>

  <property>

    <!-- 为namenode集群定义一个services name -->

    <name>dfs.nameservices</name>

    <value>ns1</value>

  </property>

  <property>

    <!-- nameservice 包含哪些namenode,为各个namenode起名 -->

    <name>dfs.ha.namenodes.ns1</name>

    <value>nn1,nn2</value>

  </property>

  <property>

    <!--  名为nn1的namenode 的rpc地址和端口号,rpc用来和datanode通讯 -->

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

    <value>bigdata01:8020</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 名为nn2的namenode 的rpc地址和端口号,rpc用来和datanode通讯  -->

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

    <value>bigdata02:8020</value>

  </property>

  <property>

    <!--名为nn1的namenode 的http地址和端口号,web客户端 -->

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

    <value>bigdata01:50070</value>

  </property>

  <property>

    <!--名为nn2的namenode 的http地址和端口号,web客户端 -->

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

    <value>bigdata02:50070</value>

  </property>

  <property>

    <!--  namenode间用于共享编辑日志的journal节点列表 -->

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

    <value>qjournal://bigdata01:8485;bigdata02:8485;bigdata03:8485/ns1</value>

  </property>

  <property>

    <!--  journalnode 上用于存放edits日志的目录 -->

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

    <value>/opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp/dfs/jn</value>

  </property>

  <property>

    <!--  客户端连接可用状态的NameNode所用的代理类 -->

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

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

  </property>

  <property>

    <!-- sshfence:防止namenode脑裂,当脑裂时,会自动通过ssh到old-active将其杀掉,将standby切换为active  -->

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

    <value>sshfence</value>

  </property>

  <property>

    <!--ssh密钥文件路径-->

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

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

  </property>

<!-- 故障转移 -->

<property>

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

    <value>true</value>

</property>

</configuration>

创建edits日志的存放目录

sudo mkdir -p /opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp/dfs/jn

赋权

sudo chown -R hadoop:hadoop /opt/modules/hadoop-2.7.7

配置slaves文件(指定HDFS上有哪些DataNode节点

sudo vi ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/slaves

bigdata01

bigdata02

bigdata03

配置mapred-site.xml

默认是没有mapred-site.xml文件,但是有个mapred-site.xml.template配置模板文件。复制模板生成mapred-site.xml。

cp etc/hadoop/mapred-site.xml.template etc/hadoop/mapred-site.xml
vi etc/hadoop/mapred-site.xml
<configuration>

    <property>

        <!--指定mapreduce运行在yarn框架上-->

        <name>mapreduce.framework.name</name>

        <value>yarn</value>

    </property>

    <property>

        <!--设置mapreduce的历史服务器安装在BigData01机器上-->

        <name>mapreduce.jobhistory.address</name>

        <value>bigdata01:10020</value>

    </property>

    <property>

        <!--设置历史服务器的web页面地址和端口号-->

        <name>mapreduce.jobhistory.webapp.address</name>

        <value>bigdata01:19888</value>

    </property>

</configuration>

配置yarn-site.xml

YARN HA原理

ResouceManager记录着当前集群的资源分配情况和JOB运行状态,YRAN HA 利用Zookeeper等共享存储介质来存储这些信息来达到高可用。利用Zookeeper来实现ResourceManager自动故障转移。

YARN HA架构图

MasterHADaemon:控制RM的 Master的启动和停止,和RM运行在一个进程中,可以接收外部RPC命令。

共享存储:Active Master将信息写入共享存储,Standby Master读取共享存储信息以保持和Active Master同步。

ZKFailoverController:基于Zookeeper实现的切换控制器,由ActiveStandbyElector和HealthMonitor组成,ActiveStandbyElector负责与Zookeeper交互,判断所管理的Master是进入Active还是Standby;HealthMonitor负责监控Master的活动健康情况,是个监视器。

Zookeeper:核心功能是维护一把全局锁控制整个集群上只有一个Active的ResourceManager。

vi etc/hadoop/yarn-site.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<configuration>

  <property>

    <!-- 配置yarn的默认混洗方式,选择为mapreduce的默认混洗算法 -->

    <name>yarn.nodemanager.aux-services</name>

    <value>mapreduce_shuffle</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 是否启用日志聚集功能 -->

    <name>yarn.log-aggregation-enable</name>

    <value>true</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 是配置聚集的日志在HDFS上最多保存多长时间 -->

    <name>yarn.log-aggregation.retain-seconds</name>

    <value>106800</value>

  </property>

  <property>

    <!--  启用resourcemanager的ha功能 -->

    <name>yarn.resourcemanager.ha.enabled</name>

    <value>true</value>

  </property>

  <property>

    <!--  为resourcemanage ha 集群起个id -->

    <name>yarn.resourcemanager.cluster-id</name>

    <value>yarn-cluster</value>

  </property>

  <property>

    <!--  指定resourcemanger ha 有哪些节点名 -->

    <name>yarn.resourcemanager.ha.rm-ids</name>

    <value>rm12,rm13</value>

  </property>

  <property>

    <!--  指定第一个节点的所在机器 -->

    <name>yarn.resourcemanager.hostname.rm12</name>

    <value>bigdata02</value>

  </property>

  <property>

    <!--  指定第二个节点所在机器 -->

    <name>yarn.resourcemanager.hostname.rm13</name>

    <value>bigdata03</value>

  </property>

  <property>

    <!--  指定resourcemanger ha 所用的zookeeper 节点 -->

    <name>yarn.resourcemanager.zk-address</name>

    <value>bigdata01:2181,bigdata02:2181,bigdata03:2181</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 开启Recovery后,ResourceManger会将应用的状态等信息保存到yarn.resourcemanager.store.class配置的存储介质中,重启后会load这些信息,并且NodeManger会将还在运行的container信息同步到ResourceManager,整个过程不影响作业的正常运行。 -->

    <name>yarn.resourcemanager.recovery.enabled</name>

    <value>true</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 指定yarn.resourcemanager.store.class的存储介质(HA集群只支持ZKRMStateStore) -->

    <name>yarn.resourcemanager.store.class</name>

    <value>org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.recovery.ZKRMStateStore</value>

  </property>

</configuration>

分发到其他节点

分发之前先将share/doc目录删除,这个目录中是帮助文件,并且很大,可以删除。

rm -rf /opt/modules/hadoop-2.7.7/share/doc
scp -r /opt/modules/hadoop-2.7.7 bigdata02:/opt/modules

scp -r /opt/modules/hadoop-2.7.7 bigdata03:/opt/modules

格式化NameNode

格式化是对HDFS这个分布式文件系统中的DataNode进行分块,统计所有分块后的初始元数据的存储在NameNode中。

格式化后,查看core-site.xml里hadoop.tmp.dir(/opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp/目录)指定的目录下是否有了dfs目录,如果有,说明格式化成功。

因为按照前面的规划01,02两台机器分配NameNode,需格式化。

三台机器启动 journalnode

hadoop-daemon.sh start journalnode

三台机器启动zookeeper

bigdata01上操作:

cd /opt/modules/zookeeper-3.5.6

bin/zkServer.sh start

bigdata02上操作:

cd /opt/modules/zookeeper-3.5.6
bin/zkServer.sh start

bigdata03上操作:

cd /opt/modules/zookeeper-3.5.6
bin/zkServer.sh start

在bigdata01进行NameNode格式化

cd /opt/modules/hadoop-2.7.7
bin/hdfs namenode -format

在bigdata02进行NameNode格式化

cd /opt/modules/hadoop-2.7.7
bin/hdfs namenode -bootstrapStandby

格式化时,这里注意hadoop.tmp.dir目录的权限问题,应该hadoop普通用户有读写权限才行 (前面创建目录时已经给了权限)。

sudo chown -R hadoop:hadoop /opt/modules/hadoop-2.7.7

查看NameNode格式化后的目录

ll /opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp/dfs/name/current/

fsimage是NameNode元数据在内存满了后,持久化保存到的文件。

fsimage*.md5 是校验文件,用于校验fsimage的完整性。

seen_txid 是hadoop的版本

vession文件里保存

namespaceID:NameNode的唯一ID

clusterID:集群ID  NameNode和DataNode的集群ID应该一致,表明是一个集群。

注意:

如果需要重新格式化NameNode,需要先将原来NameNode和DataNode下的文件全部删除,不然会报错,NameNode和DataNode所在目录是在core-site.xml中hadoop.tmp.dir、dfs.namenode.name.dir、dfs.datanode.data.dir属性配置的。

因为每次格式化,默认是创建一个集群ID,并写入NameNode和DataNode的VERSION文件中(VERSION文件所在目录为dfs/name/current 和 dfs/data/current),重新格式化时,默认会生成一个新的集群ID,如果不删除原来的目录,会导致namenode中的VERSION文件中是新的集群ID,而DataNode中是旧的集群ID,不一致时会报错。

格式化zookeeper

hdfs zkfc -formatZK

启动集群

启动集群NameNodeDataNodeJournalNodezkfczkfc只针对NameNode监听)

${HADOOP_HOME}/sbin/start-dfs.sh

在bigdata-senior01上启动yarn:

sbin/start-yarn.sh

在bigdata02、bigdata03上启动resourcemanager:

bigdata02上执行:

sbin/yarn-daemon.sh start resourcemanager

bigdata03上执行:

sbin/yarn-daemon.sh start resourcemanage

开启历史服务

Hadoop开启历史服务可以在web页面上查看Yarn上执行job情况的详细信息。可以通过历史服务器查看已经运行完的Mapreduce作业记录,比如用了多少个Map、用了多少个Reduce、作业提交时间、作业启动时间、作业完成时间等信息。

开启历史服务

sbin/mr-jobhistory-daemon.sh start historyserver

web页面查看地址http://bigdata01:19888/

历史服务器的Web端口默认是19888,可以查看Web界面。

但是在上面所显示的某一个Job任务页面的最下面,Map和Reduce个数的链接上,点击进入Map的详细信息页面,再查看某一个Map或者Reduce的详细日志是看不到的,是因为没有开启日志聚集服务。

查看进程

jps

bigdata01:

bigdata02:

bigdata03:

测试HDFS HA

注意

如果使用hostname访问 ,需要配置宿主机的hostname:

C:\Windows\System32\drivers\etc下的hosts文件,添加下面两行

bigdata01 192.168.100.11

bigdata02 192.168.100.12

查看HDFS Web页面

http:/bigdata01:50070/

http:/bigdata02:50070/

此时bigdata01的状态是active,bigdata02的状态是standby。

杀掉bigdata01的namenode进程,然后查看bigdata01无法访问,bigdata02状态变为active。

Web客户端访问bigdata02机器上的resourcemanager正常,它是active状态的。

http://bigdata02:8088/cluster

访问另外一个resourcemanager,因为他是standby,会自动跳转到active的resourcemanager。

http://bigdata03:8088/cluster

另,可以手动切换active状态:

切换第一台为active状态:

bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn1

添加forcemanual参数,可以强制指定某个NameNode为Active状态。

bin/hdfs haadmin -transitionToActive -forcemanual nn1

测试YARN HA

运行一个mapreduce job

bin/yarn jar share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-2.5.0.jar wordcount /wc.input /input

在job运行过程中,将Active状态的resourcemanager进程杀掉。观察另外一个resourcemanager是否可以自动接替。

bigdata02的resourcemanage Web客户端已经不能访问,bigdata03的resourcemanage已经自动变为active状态。观察mapreduce job 能顺利完成,没有因为resourcemanager的意外故障而影响运行。

附:

查看HDFS Web页面http://bigdata01:50070

YARN的Web页面地址 http://bigdata02:8088

YARN的Web页面历史服务器地址:http://bigdata01:19888

OK,安装完成!

优化中......

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