HA的运作机制

  1. hadoop-HA（high available）集群运作机制介绍
    所谓HA，即高可用（7*24小时不中断服务）
    实现高可用最关键的是消除单点故障
    hadoop-ha严格来说应该分成各个组件的HA机制——HDFS的HA、YARN的HA
  2. HDFS的HA机制详解
    通过双namenode消除单点故障
    双namenode协调工作的要点：

A. 元数据管理方式需要改变：
内存中各自保存一份元数据
Edits日志只能有一份，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）

B. 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

HA集群的安装部署

集群节点规划

集群部署节点角色的规划（10节点）：

  1. server01   namenode   zkfc    > start-dfs.sh
  2. server02   namenode   zkfc
  4. server03   resourcemanager    > start-yarn.sh
  5. server04   resourcemanager
  7. server05   datanode   nodemanager     
  8. server06   datanode   nodemanager     
  9. server07   datanode   nodemanager     
  11. server08   journal node    zookeeper
  12. server09   journal node    zookeeper
  13. server10   journal node    zookeeper

集群部署节点角色的规划（7节点）：

server01   namenode   zkfc    > start-dfs.sh
server02   namenode   zkfc

server03   resourcemanager    > start-yarn.sh
server04   resourcemanager

server05   datanode   nodemanager           zookeeper     journal node
server06   datanode   nodemanager           zookeeper     journal node 
server07   datanode   nodemanager           zookeeper     journal node

集群部署节点角色的规划（3节点）

server01   namenode    resourcemanager  zkfc   nodemanager  datanode   zookeeper   journal node
server02   namenode    resourcemanager  zkfc   nodemanager  datanode   zookeeper   journal node
server03   datanode    nodemanager     zookeeper    journal node

配置文件

core-site.xml

<configuration>
    <!-- 指定hdfs的nameservice为ns1 -->
    <property>
        <name>fs.defaultFS</name>
        <value>hdfs://ns1/</value>
    </property>
    <!-- 指定hadoop临时目录 -->
    <property>
        <name>hadoop.tmp.dir</name>
        <value>/home/hadoop/app/hadoop-2.4.1/tmp</value>
    </property>

    <!-- 指定zookeeper地址 -->
    <property>
        <name>ha.zookeeper.quorum</name>
        <value>weekend05:2181,weekend06:2181,weekend07:2181</value>
    </property>
</configuration>

hdfs-site.xml

configuration>
<!--指定hdfs的nameservice为ns1，需要和core-site.xml中的保持一致 -->
<property>
    <name>dfs.nameservices</name>
    <value>ns1</value>
</property>
<!-- ns1下面有两个NameNode，分别是nn1，nn2 -->
<property>
    <name>dfs.ha.namenodes.ns1</name>
    <value>nn1,nn2</value>
</property>
<!-- nn1的RPC通信地址 -->
<property>
    <name>dfs.namenode.rpc-address.ns1.nn1</name>
    <value>weekend01:9000</value>
</property>
<!-- nn1的http通信地址 -->
<property>
    <name>dfs.namenode.http-address.ns1.nn1</name>
    <value>weekend01:50070</value>
</property>
<!-- nn2的RPC通信地址 -->
<property>
    <name>dfs.namenode.rpc-address.ns1.nn2</name>
    <value>weekend02:9000</value>
</property>
<!-- nn2的http通信地址 -->
<property>
    <name>dfs.namenode.http-address.ns1.nn2</name>
    <value>weekend02:50070</value>
</property>
<!-- 指定NameNode的edits元数据在JournalNode上的存放位置 -->
<property>
    <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
    <value>qjournal://weekend05:8485;weekend06:8485;weekend07:8485/ns1</value>
</property>
<!-- 指定JournalNode在本地磁盘存放数据的位置 -->
<property>
    <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
    <value>/home/hadoop/app/hadoop-2.4.1/journaldata</value>
</property>
<!-- 开启NameNode失败自动切换 -->
<property>
    <name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>
    <value>true</value>
</property>
<!-- 配置失败自动切换实现方式 -->
<property>
    <name>dfs.client.failover.proxy.provider.ns1</name>
    <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
</property>
<!-- 配置隔离机制方法，多个机制用换行分割，即每个机制暂用一行-->
<property>
    <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
    <value>
        sshfence
        shell(/bin/true)
    </value>
</property>
<!-- 使用sshfence隔离机制时需要ssh免登陆 -->
<property>
    <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
    <value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value>
</property>
<!-- 配置sshfence隔离机制超时时间 -->
<property>
    <name>dfs.ha.fencing.ssh.connect-timeout</name>
    <value>30000</value>
</property>
/configuration>

集群运维测试

HA集群中两个namenode状态的管理命令

[root@mini2 hadoop-2.6.4]# bin/hdfs haadmin 
Usage: DFSHAAdmin [-ns <nameserviceId>]
    [-transitionToActive <serviceId> [--forceactive]]
    [-transitionToStandby <serviceId>]
    [-failover [--forcefence] [--forceactive] <serviceId> <serviceId>]
    [-getServiceState <serviceId>]
    [-checkHealth <serviceId>]
    [-help <command>]

示例： 切换nn2为active

bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn2 --forcemanual

Datanode动态上下线

Datanode动态上下线很简单，步骤如下：

  • 准备一台服务器，设置好环境
  • 部署hadoop的安装包，并同步集群配置
  • 联网上线，新datanode会自动加入集群
  • 如果是一次增加大批datanode，还应该做集群负载重均衡
    (start-balancer.sh -threshold 8 ##指定磁盘利用率)

Namenode状态切换管理

使用的命令上hdfs haadmin
可用 hdfs haadmin –help查看所有帮助信息

可以看到，状态操作的命令示例：
查看namenode工作状态

hdfs haadmin -getServiceState nn1

将standby状态namenode切换到active

hdfs haadmin –transitionToActive nn1

将active状态namenode切换到standby

hdfs haadmin –transitionToStandby nn2

数据块的balance

启动balancer的命令：
start-balancer.sh -threshold 8
运行之后，会有Balancer进程出现：

上述命令设置了Threshold为8%，那么执行balancer命令的时候，首先统计所有DataNode的磁盘利用率的均值，然后判断如果某一个DataNode的磁盘利用率超过这个均值Threshold，那么将会把这个DataNode的block转移到磁盘利用率低的DataNode，这对于新节点的加入来说十分有用。Threshold的值为1到100之间，不显示的进行参数设置的话，默认是10。

HA下hdfs-api变化

客户端需要nameservice的配置信息，其他不变

/**
 * 如果访问的是一个ha机制的集群
 * 则一定要把core-site.xml和hdfs-site.xml配置文件放在客户端程序的classpath下
 * 以让客户端能够理解hdfs://ns1/中  “ns1”是一个ha机制中的namenode对——nameservice
 * 以及知道ns1下具体的namenode通信地址
 * @author
 *
 */
public class UploadFile {
    public static void main(String[] args) throws Exception  {
        Configuration conf = new Configuration();
        conf.set("fs.defaultFS", "hdfs://ns1/");
        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI("hdfs://ns1/"),conf,"hadoop");
        fs.copyFromLocalFile(new Path("g:/eclipse-jee-luna-SR1-linux-gtk.tar.gz"), new Path("hdfs://ns1/"));
        fs.close();    
    }
}

集群安装

hadoop2.0已经发布了稳定版本了，增加了很多特性，比如HDFS HA、YARN等。最新的hadoop-2.6.4又增加了YARN HA

注意：apache提供的hadoop-2.6.4的安装包是在32位操作系统编译的，因为hadoop依赖一些C++的本地库，
所以如果在64位的操作上安装hadoop-2.6.4就需要重新在64操作系统上重新编译

前期准备就不详细说了
1.修改Linux主机名
2.修改IP
3.修改主机名和IP的映射关系 /etc/hosts
######注意######如果你们公司是租用的服务器或是使用的云主机（如华为用主机、阿里云主机等）
/etc/hosts里面要配置的是内网IP地址和主机名的映射关系
4.关闭防火墙
5.ssh免登陆
6.安装JDK，配置环境变量等

集群规划：

    主机名        IP                安装的软件                    运行的进程
    hadoop00    192.168.1.200    jdk、hadoop                    NameNode、DFSZKFailoverController(zkfc)
    hadoop01    192.168.1.201    jdk、hadoop                    NameNode、DFSZKFailoverController(zkfc)
    hadoop02    192.168.1.202    jdk、hadoop                    ResourceManager 
    hadoop03    192.168.1.203    jdk、hadoop                    ResourceManager
    hadoop04    192.168.1.204    jdk、hadoop                    DataNode、NodeManager 
    hadoop05    192.168.1.205    jdk、hadoop、zookeeper        DataNode、NodeManager、JournalNode、QuorumPeerMain
    hadoop06    192.168.1.206    jdk、hadoop、zookeeper        DataNode、NodeManager、JournalNode、QuorumPeerMain
    hadoop07    192.168.1.207    jdk、hadoop、zookeeper        DataNode、NodeManager、JournalNode、QuorumPeerMain

说明：

  1. 在hadoop2.0中通常由两个NameNode组成，一个处于active状态，另一个处于standby状态。Active NameNode对外提供服务，而Standby NameNode则不对外提供服务，仅同步active namenode的状态，以便能够在它失败时快速进行切换。
    hadoop2.0官方提供了两种HDFS HA的解决方案，一种是NFS，另一种是QJM。这里我们使用简单的QJM。在该方案中，主备NameNode之间通过一组JournalNode同步元数据信息，一条数据只要成功写入多数JournalNode即认为写入成功。通常配置奇数个JournalNode
    这里还配置了一个zookeeper集群，用于ZKFC（DFSZKFailoverController）故障转移，当Active NameNode挂掉了，会自动切换Standby NameNode为standby状态
  2. hadoop-2.2.0中依然存在一个问题，就是ResourceManager只有一个，存在单点故障，hadoop-2.6.4解决了这个问题，有两个ResourceManager，一个是Active，一个是Standby，状态由zookeeper进行协调
    安装步骤：
  3. 安装配置zooekeeper集群（在hadoop05上）
    解压
tar -zxvf zookeeper-3.4.5.tar.gz -C /home/hadoop/app/

修改配置

cd /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/conf/
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
vim zoo.cfg

修改：dataDir=/home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp
在最后添加：

server.1=hadoop05:2888:3888
server.2=hadoop06:2888:3888
server.3=hadoop07:2888:3888

保存退出
然后创建一个tmp文件夹

mkdir /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp
echo 1 > /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp/myid

将配置好的zookeeper拷贝到其他节点(首先分别在hadoop06、hadoop07根目录下创建一个hadoop目录：mkdir /hadoop)

scp -r /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/ hadoop06:/home/hadoop/app/
scp -r /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/ hadoop07:/home/hadoop/app/

注意：修改hadoop06、hadoop07对应/hadoop/zookeeper-3.4.5/tmp/myid内容

hadoop06：
    echo 2 > /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp/myid
hadoop07：
    echo 3 > /home/hadoop/app/zookeeper-3.4.5/tmp/myid
  1. 安装配置hadoop集群（在hadoop00上操作）
    解压
tar -zxvf hadoop-2.6.4.tar.gz -C /home/hadoop/app/

配置HDFS（hadoop2.0所有的配置文件都在$HADOOP_HOME/etc/hadoop目录下）

#将hadoop添加到环境变量中
vim /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.7.0_55
export HADOOP_HOME=/hadoop/hadoop-2.6.4
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$HADOOP_HOME/bin

#hadoop2.0的配置文件全部在$HADOOP_HOME/etc/hadoop下
cd /home/hadoop/app/hadoop-2.6.4/etc/hadoop

修改hadoo-env.sh

export JAVA_HOME=/home/hadoop/app/jdk1.7.0_55
  1. 修改core-site.xml
<configuration>
<!-- 指定hdfs的nameservice为ns1 -->
<property>
<name>fs.defaultFS</name>
<value>hdfs://bi/</value>
</property>
<!-- 指定hadoop临时目录 -->
<property>
<name>hadoop.tmp.dir</name>
<value>/home/hadoop/app/hdpdata/</value>
</property>

<!-- 指定zookeeper地址 -->
<property>
<name>ha.zookeeper.quorum</name>
<value>hadoop05:2181,hadoop06:2181,hadoop07:2181</value>
</property>
</configuration>
  1. 修改hdfs-site.xml
<configuration>
<!--指定hdfs的nameservice为bi，需要和core-site.xml中的保持一致 -->
<property>
<name>dfs.nameservices</name>
<value>bi</value>
</property>
<!-- bi下面有两个NameNode，分别是nn1，nn2 -->
<property>
<name>dfs.ha.namenodes.bi</name>
<value>nn1,nn2</value>
</property>
<!-- nn1的RPC通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.bi.nn1</name>
<value>mini1:9000</value>
</property>
<!-- nn1的http通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.bi.nn1</name>
<value>hadoop00:50070</value>
</property>
<!-- nn2的RPC通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.bi.nn2</name>
<value>hadoop01:9000</value>
</property>
<!-- nn2的http通信地址 -->
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.bi.nn2</name>
<value>hadoop01:50070</value>
</property>
<!-- 指定NameNode的edits元数据在JournalNode上的存放位置 -->
<property>
<name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
<value>qjournal://hadoop05:8485;hadoop06:8485;hadoop07:8485/bi</value>
</property>
<!-- 指定JournalNode在本地磁盘存放数据的位置 -->
<property>
<name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
<value>/home/hadoop/app/hdpdata/journaldata</value>
</property>
<!-- 开启NameNode失败自动切换 -->
<property>
<name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>
<value>true</value>
</property>
<!-- 配置失败自动切换实现方式 -->
<property>
<name>dfs.client.failover.proxy.provider.bi</name>
<value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
</property>
<!-- 配置隔离机制方法，多个机制用换行分割，即每个机制暂用一行-->
<property>
<name>dfs.ha.fencing.methods</name>
<value>
sshfence
shell(/bin/true)
</value>
</property>
<!-- 使用sshfence隔离机制时需要ssh免登陆 -->
<property>
<name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
<value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value>
</property>
<!-- 配置sshfence隔离机制超时时间 -->
<property>
<name>dfs.ha.fencing.ssh.connect-timeout</name>
<value>30000</value>
</property>
</configuration>
  1. 修改mapred-site.xml
<configuration>
<!-- 指定mr框架为yarn方式 -->
<property>
<name>mapreduce.framework.name</name>
<value>yarn</value>
</property>
</configuration>
  1. 修改yarn-site.xml
<configuration>
<!-- 开启RM高可用 -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.ha.enabled</name>
<value>true</value>
</property>
<!-- 指定RM的cluster id -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.cluster-id</name>
<value>yrc</value>
</property>
<!-- 指定RM的名字 -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.ha.rm-ids</name>
<value>rm1,rm2</value>
</property>
<!-- 分别指定RM的地址 -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.hostname.rm1</name>
<value>hadoop03</value>
</property>
<property>
<name>yarn.resourcemanager.hostname.rm2</name>
<value>hadoop04</value>
</property>
<!-- 指定zk集群地址 -->
<property>
<name>yarn.resourcemanager.zk-address</name>
<value>hadoop05:2181,hadoop06:2181,hadoop07:2181</value>
</property>
<property>
<name>yarn.nodemanager.aux-services</name>
<value>mapreduce_shuffle</value>
</property>
</configuration>
  1. 修改slaves(slaves是指定子节点的位置，因为要在hadoop01上启动HDFS、在hadoop03启动yarn，所以hadoop01上的slaves文件指定的是datanode的位置，hadoop03上的slaves文件指定的是nodemanager的位置)
hadoop05
hadoop06
hadoop07
  1. 配置免密码登陆
    首先要配置hadoop00到hadoop01、hadoop02、hadoop03、hadoop04、hadoop05、hadoop06、hadoop07的免密码登陆
#在hadoop01上生产一对钥匙
ssh-keygen -t rsa
#将公钥拷贝到其他节点，包括自己
ssh-coyp-id hadoop00
ssh-coyp-id hadoop01
ssh-coyp-id hadoop02
ssh-coyp-id hadoop03
ssh-coyp-id hadoop04
ssh-coyp-id hadoop05
ssh-coyp-id hadoop06
ssh-coyp-id hadoop07
#配置hadoop02到hadoop04、hadoop05、hadoop06、hadoop07的免密码登陆
#在hadoop02上生产一对钥匙
ssh-keygen -t rsa
#将公钥拷贝到其他节点
ssh-coyp-id hadoop03                
ssh-coyp-id hadoop04
ssh-coyp-id hadoop05
ssh-coyp-id hadoop06
ssh-coyp-id hadoop07
#注意：两个namenode之间要配置ssh免密码登陆，别忘了配置hadoop01到hadoop00的免登陆
在hadoop01上生产一对钥匙
ssh-keygen -t rsa
ssh-coyp-id -i hadoop00

将配置好的hadoop拷贝到其他节点

scp -r /hadoop/ hadoop02:/
scp -r /hadoop/ hadoop03:/
scp -r /hadoop/hadoop-2.6.4/ hadoop@hadoop04:/hadoop/
scp -r /hadoop/hadoop-2.6.4/ hadoop@hadoop05:/hadoop/
scp -r /hadoop/hadoop-2.6.4/ hadoop@hadoop06:/hadoop/
scp -r /hadoop/hadoop-2.6.4/ hadoop@hadoop07:/hadoop/

###注意：严格按照下面的步骤!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
    2.5启动zookeeper集群（分别在hadoop05、hadoop06、tcast07上启动zk）
        cd /hadoop/zookeeper-3.4.5/bin/
        ./zkServer.sh start
        #查看状态：一个leader，两个follower
        ./zkServer.sh status

    2.6手动启动journalnode（分别在在hadoop05、hadoop06、hadoop07上执行）
        cd /hadoop/hadoop-2.6.4
        sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode
        #运行jps命令检验，hadoop05、hadoop06、hadoop07上多了JournalNode进程

    2.7格式化namenode
        #在hadoop00上执行命令:
        hdfs namenode -format
        #格式化后会在根据core-site.xml中的hadoop.tmp.dir配置生成个文件，这里我配置的是/hadoop/hadoop-2.6.4/tmp，然后将/hadoop/hadoop-2.6.4/tmp拷贝到hadoop02的/hadoop/hadoop-2.6.4/下。
        scp -r tmp/ hadoop02:/home/hadoop/app/hadoop-2.6.4/
        ##也可以这样，建议hdfs namenode -bootstrapStandby

    2.8格式化ZKFC(在hadoop00上执行即可)
        hdfs zkfc -formatZK

    2.9启动HDFS(在hadoop00上执行)
        sbin/start-dfs.sh

    2.10启动YARN(#####注意#####：是在hadoop02上执行start-yarn.sh，把namenode和resourcemanager分开是因为性能问题，因为他们都要占用大量资源，所以把他们分开了，他们分开了就要分别在不同的机器上启动)
        sbin/start-yarn.sh


到此，hadoop-2.6.4配置完毕，可以统计浏览器访问:
    http://hadoop00:50070
    NameNode 'hadoop01:9000' (active)
    http://hadoop01:50070
    NameNode 'hadoop02:9000' (standby)

验证HDFS HA
    首先向hdfs上传一个文件
    hadoop fs -put /etc/profile /profile
    hadoop fs -ls /
    然后再kill掉active的NameNode
    kill -9 <pid of NN>
    通过浏览器访问：http://192.168.1.202:50070
    NameNode 'hadoop02:9000' (active)
    这个时候hadoop02上的NameNode变成了active
    在执行命令：
    hadoop fs -ls /
    -rw-r--r--   3 root supergroup       1926 2014-02-06 15:36 /profile
    刚才上传的文件依然存在！！！
    手动启动那个挂掉的NameNode
    sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
    通过浏览器访问：http://192.168.1.201:50070
    NameNode 'hadoop01:9000' (standby)

验证YARN：
    运行一下hadoop提供的demo中的WordCount程序：
    hadoop jar share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-2.4.1.jar wordcount /profile /out

OK，大功告成！！！

测试集群工作状态的一些指令 ：

bin/hdfs dfsadmin -report     查看hdfs的各节点状态信息

bin/hdfs haadmin -getServiceState nn1         获取一个namenode节点的HA状态

sbin/hadoop-daemon.sh start namenode  单独启动一个namenode进程

./hadoop-daemon.sh start zkfc   单独启动一个zkfc进程

代码变化

import java.net.URI;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.FileSystem;
import org.apache.hadoop.fs.Path;

/**
 * 
 * 如果访问的是HA集群，则一定需要把core-site.xml hdfs-site.xml配置文件放置到项目的classpath下
 * 以便让客户端能够理解hdfs://bi/ 中的bi是一个ha机制中的namenode----nameservice
 * 以及知道bi下面具体的namenode通信地址
 *
 */
public class TestHaUpLoad {
        public static void main(String[] args) throws Exception{
            Configuration configuration = new Configuration();
            configuration.set("fs.defaultFS", "hdfs://bi/");
            FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI("hdfs://bi/"), configuration,"root");

            fileSystem.copyFromLocalFile(new Path("D:/sparksql_textdata.csv"), new Path("/"));
            fileSystem.close();
        }
}