1、HDFS回顾

1.1 HDFS产出背景及定义

1.2 HDFS的优缺点

1.3 HDFS的架构组成

1.4 文件块的大小

2、高可用HA（High Available）

2.1 HA分析

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。
5. NameNode机器发生意外，如宕机，集群将无法使用，直到管理员重启。
6. 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。
7. 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。

2.2 实现机制

2.2.1 基本原理和问题

• 通过双 NameNode 消除单点故障
• 会带来几个个问题：
  • 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）。
  • 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。
  • 必须保证两个 NameNode 之间能够 ssh 无密码登录
  • 隔离（Fence），即同一时刻仅仅有一个 NameNode 对外提供服务

2.2.2 新增组件

• 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：
  • 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。
  • 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：
  • 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。
  • 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。
  • 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。