问题

在初学Hadoop时，有个让人疑惑的概念：SecondaryNameNode，也叫辅助Namenode。从命名看，好像是第二个NameNode，用于备份NameNode，在NameNode失败后启动。那么，SecondaryNameNode的作用是什么？是如何工作的？

一、NameNode

HDFS集群有两类节点：以管理者(NameNode)和工作者(DataNode)的模式运行。
NameNode是其中的管理者，它管理着文件系统的命名空间，维护着文件系统树及整棵树的所有文件和目录。这些信息以两个文件的形式保存于内存或者磁盘，存储在hadoop.tmp.dir目录下 。
这两个文件是：命名空间镜像文件fsimage和编辑日志文件edit logs ，同时NameNode也记录着每个文件中各个块所在的数据节点信息。
浅谈SecondaryNameNode和NameNode - 图1


图中有两个文件：

  • fsimage:文件系统映射文件，也是元数据的镜像文件（磁盘中），存储某段时间NameNode内存元数据信息

  • edits log:操作日志文件

这种工作方式的特点：

  • NameNode始终在内存中存储元数据（metedata）,使得“读操作”更加快

  • 有“写请求”时，向edits文件写入日志，成功返回后才修改内存，并向客户端返回

  • fsimage文件为metedata的镜像，不会随时同步，与edits合并生成新的fsimage

从以上特点可以知道，edits文件会在集群运行的过程中不断增多，占用更多的存储空间，虽然有合并，但是只有在NameNode重启时才会进行，并且在实际工作环境很少重启namenode，这就带来了以下问题：

  • edits文件不断增大，如何存储和管理？

  • 因为需要合并大量的edits文件生成fsimage，导致namenode重启时间过长。

  • 一旦namenode宕机，用于恢复的fsiamge数据很旧，会造成大量数据的丢失。

二、SecondaryNameNode

上述问题的解决方案就是运行辅助NameNode：SecondaryNameNode，为NameNode内存中的文件系统元数据创建检查点，SecondaryNameNode所做的不过是在文件系统中设置一个检查点来帮助NameNode更好的工作。它不是要取代掉NameNode也不是NameNode的备份；

SecondaryNameNode有两个作用：

  • 镜像备份

  • 日志与镜像的定期合并：两个过程同时进行，称为checkpoint（检查点）


镜像备份的作用：备份fsimage(fsimage是元数据发送检查点时写入文件)；
日志与镜像的定期合并的作用：将NameNode中edits日志和fsimage合并，防止如果NameNode节点故障，NameNode下次启动的时候，会把fsimage加载到内存中，应用edits log，edits log往往很大，导致操作往往很耗时。（这也是NameNode容错的一套机制）
浅谈SecondaryNameNode和NameNode - 图2

Secondarynamenode工作过程 :

  • SecondaryNameNode通知NameNode准备提交edits文件，此时主节点将新的写操作数据记录到一个新的文件edits.new中

  • SecondaryNameNode通过HTTP GET方式获取NameNode的fsimage与edits文件（在SecondaryNameNode的current同级目录下可见到 temp.check-point或者previous-checkpoint目录，这些目录中存储着从namenode拷贝来的镜像文件）

  • SecondaryNameNode开始合并获取的上述两个文件，产生一个新的fsimage文件fsimage.ckpt

  • SecondaryNameNode用HTTP POST方式发送fsimage.ckpt至NameNode

  • NameNode将fsimage.ckpt与edits.new文件分别重命名为fsimage与edits，然后更新fstime，整个checkpoint过程到此结束

SecondaryNameNode备份由三个参数控制：

  • fs.checkpoint.period控制周期（以秒为单位，默认3600秒）

  • fs.checkpoint.size控制日志文件超过多少大小时合并（以字节为单位，默认64M）

  • dfs.http.address表示http地址，这个参数在SecondaryNameNode为单独节点时需要设置

从工作过程可以看出，SecondaryNameNode的重要作用是定期通过编辑日志文件合并命名空间镜像，以防止编辑日志文件过大。 SecondaryNameNode一般要在另一台机器上运行，因为它需要占用大量的CPU时间与NameNode相同容量的内存才可以进行合并操作。它会保存合并后的命名空间镜像的副本，并在NameNode发生故障时启用。