具有QJM的NameNode HA

配置概述

与联合身份验证配置类似，高可用性配置向后兼容，并允许现有的单个NameNode配置无需更改即可工作。设计新的配置，以便群集中的所有节点都可以具有相同的配置，而无需根据节点的类型将不同的配置文件部署到不同的计算机。

像HDFS联合身份验证一样，HA群集重用名称服务ID来标识实际上可能由多个HA NameNode组成的单个HDFS实例。此外，HA还添加了一个名为NameNode ID的新抽象。群集中的每个不同的NameNode都有一个不同的NameNode ID来区分它。为了支持所有NameNode的单个配置文件，相关的配置参数后缀有nameservice ID和NameNode ID。

配置细节

要配置HA NameNode，必须将多个配置选项添加到hdfs-site.xml配置文件中。

设置这些配置的顺序并不重要，但是为dfs.nameservices和dfs.ha.namenodes。[nameservice ID]选择的值将确定后面的密钥。因此，您应该在设置其余配置选项之前决定这些值。

• dfs.nameservices-此新名称服务的逻辑名称

  选择此名称服务的逻辑名称，例如“ mycluster”，然后将此逻辑名称用作此配置选项的值。您选择的名称是任意的。它既可以用于配置，也可以用作集群中绝对HDFS路径的权限组件。

  注意：如果您还使用HDFS Federation，则此配置设置还应包括其他名称服务（HA或其他）的列表，以逗号分隔的列表。

  <属性>
    <name> dfs.nameservices </ name>
    <value> mycluster </ value>
  </ property>
  

• dfs.ha.namenodes。[nameservice ID] - 名称服务中每个NameNode的唯一标识符

  使用逗号分隔的NameNode ID列表进行配置。DataNode将使用它来确定集群中的所有NameNode。例如，如果您以前使用“ mycluster”作为名称服务ID，并且想要使用“ nn1”，“ nn2”和“ nn3”作为NameNode的各个ID，则可以这样配置：

  <属性>
    <name> dfs.ha.namenodes.mycluster </ name>
    <value> nn1，nn2，nn3 </ value>
  </ property>
  

  注意：用于HA的NameNode的最小数量为2，但是您可以配置更多。由于通信开销，建议不要超过5个（建议使用3个NameNode）。

• dfs.namenode.rpc-address。[名称服务ID]。[名称节点ID] -每个NameNode监听的标准RPC地址

  对于两个先前配置的NameNode ID，请设置NameNode进程的完整地址和IPC端口。请注意，这将导致两个单独的配置选项。例如：

  <属性>
    <name> dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1 </ name>
    <value> machine1.example.com:8020 </ value>
  </ property>
  <属性>
    <name> dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2 </ name>
    <value> machine2.example.com:8020 </ value>
  </ property>
  <属性>
    <name> dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn3 </ name>
    <value> machine3.example.com:8020 </ value>
  </ property>
  

  注意：如果需要，您可以类似地配置“ servicerpc-address ”设置。

• dfs.namenode.http-address。[名称服务ID]。[名称节点ID] -每个NameNode监听的标准HTTP地址

  与上面的rpc-address类似，为两个NameNode的HTTP服务器设置地址以进行侦听。例如：

  <属性>
    <name> dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1 </ name>
    <value> machine1.example.com:9870 </ value>
  </ property>
  <属性>
    <name> dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2 </ name>
    <value> machine2.example.com:9870 </ value>
  </ property>
  <属性>
    <name> dfs.namenode.http-address.mycluster.nn3 </ name>
    <value> machine3.example.com:9870 </ value>
  </ property>
  

  注意：如果启用了Hadoop的安全性功能，则还应该类似地为每个NameNode 设置https-地址。

• dfs.namenode.shared.edits.dir-标识NameNode将在其中写入/读取编辑内容的JN组的URI

  在这里，可以配置提供共享编辑存储的JournalNode的地址，该地址由Active nameNode写入并由Standby NameNode读取，以与Active NameNode所做的所有文件系统更改保持最新。尽管您必须指定几个JournalNode地址，但是您仅应配置这些URI之一。URI的格式应为：qjournal：// * host1：port1 *; * host2：port2 *; * host3：port3 * / * journalId *。日记ID是此名称服务的唯一标识符，它允许单个JournalNode集为多个联合名称系统提供存储。尽管不是必需的，但最好将名称服务ID用作日记标识符。

  例如，如果此群集的JournalNode在机器“ node1.example.com”，“ node2.example.com”和“ node3.example.com”上运行，并且名称服务ID为“ mycluster”，则应使用以下为该设置的值（JournalNode的默认端口为8485）：

  <属性>
    <name> dfs.namenode.shared.edits.dir </ name>
    <value> qjournal：//node1.example.com：8485; node2.example.com：8485; node3.example.com：8485 / mycluster </ value>
  </ property>
  

• dfs.client.failover.proxy.provider。[名称服务ID]-HDFS客户端用于联系活动NameNode的Java类

  配置Java类的名称，DFS客户端将使用该Java类来确定哪个NameNode是当前的Active，从而确定哪个NameNode当前正在服务于客户端请求。Hadoop当前随附的两个实现是ConfiguredFailoverProxyProvider和RequestHedgingProxyProvider（对于第一个调用，它们同时调用所有名称节点以确定活动的名称节点，并在后续请求时调用活动的名称节点，直到发生故障转移），因此除非使用自定义代理提供程序，否则请使用其中之一。例如：

  <属性>
    <name> dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster </ name>
    <value> org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider </ value>
  </ property>
  

• dfs.ha.fencing.methods-脚本或Java类的列表，这些列表将用于在故障转移期间隔离Active NameNode

  为了保证系统的正确性，在任何给定时间只有一个NameNode处于Active状态。重要的是，使用Quorum Journal Manager时，将只允许一个NameNode写入JournalNodes，因此不会因裂脑情况而损坏文件系统元数据。但是，当发生故障转移时，以前的Active NameNode仍然有可能向客户端提供读取请求，这可能已过期，直到该NameNode在尝试写入JournalNodes时关闭为止。因此，即使使用Quorum Journal Manager，仍然需要配置一些防护方法。但是，为了在防护机制失败的情况下提高系统的可用性，建议配置一种防护方法，以确保成功返回列表中的最后一种防护方法。请注意，如果您选择不使用实际的防护方法，则仍必须为此设置配置一些内容，例如“ shell（/ bin / true） ”。

  故障转移期间使用的防护方法配置为以回车符分隔的列表，将按顺序尝试该列表，直到指示防护成功为止。Hadoop附带两种方法：shell和sshfence。有关实现自己的自定义防护方法的信息，请参见org.apache.hadoop.ha.NodeFencer类。

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  sshfence -SSH到Active NameNode并终止进程

  该sshfence选项SSHes到目标节点，然后通过定影杀该服务的TCP端口上侦听的过程。为了使该防护选项起作用，它必须能够在不提供密码的情况下SSH到目标节点。因此，还必须配置dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files选项，这是一个用逗号分隔的SSH私钥文件列表。例如：

      <属性>
        <name> dfs.ha.fencing.methods </ name>
        <value> sshfence </ value>
      </ property>
  
      <属性>
        <name> dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files </ name>
        <value> /home/exampleuser/.ssh/id_rsa </ value>
      </ property>
  

  （可选）可以配置非标准用户名或端口以执行SSH。您还可以为SSH配置一个以毫秒为单位的超时，此后该防护方法将被视为失败。可以这样配置：

      <属性>
        <name> dfs.ha.fencing.methods </ name>
        <value> sshfence（[[[用户名] [：端口]]）</ value>
      </ property>
      <属性>
        <name> dfs.ha.fencing.ssh.connect-timeout </ name>
        <value> 30000 </ value>
      </ property>
  

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  shell-运行一个任意的shell命令来隔离Active NameNode

  所述壳击剑方法运行的任意外壳命令。可以这样配置：

      <属性>
        <name> dfs.ha.fencing.methods </ name>
        <value> shell（/path/to/my/script.sh arg1 arg2 ...）</ value>
      </ property>
  

  '（'和'）'之间的字符串直接传递给bash shell，并且不得包含任何右括号。

  shell命令将在一个设置为包含所有当前Hadoop配置变量的环境下运行，用'_'字符替换任何'。'。配置键中的字符。所使用的配置已经将任何特定于名称节点的配置提升为通用形式，例如dfs_namenode_rpc-address将包含目标节点的RPC地址，即使该配置可以将该变量指定为dfs.namenode.rpc-address.ns1 .nn1。

  此外，还提供以下变量，这些变量引用要隔离的目标节点：

  $ target_host	要隔离的节点的主机名
  $ target_port	要隔离的节点的IPC端口
  $ target_address	以上两个，合并为主机：端口
  $ target_nameserviceid	被隔离的NN的名称服务ID
  $ target_namenodeid	要围网的NN的namenode ID

  这些环境变量也可以在shell命令本身中用作替代。例如：

      <属性>
        <name> dfs.ha.fencing.methods </ name>
        <value> shell（/path/to/my/script.sh --nameservice = $ target_nameserviceid $ target_host：$ target_port）</ value>
      </ property>
  

  如果shell命令返回退出代码0，则确定防护成功。如果返回任何其他退出代码，则防护不成功，并且将尝试列表中的下一个防护方法。

  注意：此防护方法不会实现任何超时。如果需要超时，则应在shell脚本本身中实现超时（例如，通过分叉subshel​​l在几秒钟内杀死其父级）。

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• fs.defaultFS-当未指定任何路径时，Hadoop FS客户端使用的默认路径前缀

  （可选）您现在可以配置Hadoop客户端的默认路径，以使用新的启用HA的逻辑URI。如果您之前使用“ mycluster”作为名称服务ID，则它将是所有HDFS路径的授权部分的值。可以这样配置，在您的core-site.xml文件中：

  <属性>
    <名称> fs.defaultFS </名称>
    <value> hdfs：// mycluster </ value>
  </ property>
  

• dfs.journalnode.edits.dir -JournalNode守护程序将存储其本地状态的路径

  这是JournalNode机器上将存储JN使用的编辑和其他本地状态的绝对路径。您只能为此配置使用单个路径。通过运行多个单独的JournalNode或在本地连接的RAID阵列上配置此目录，可以提供此数据的冗余。例如：

  <属性>
    <name> dfs.journalnode.edits.dir </ name>
    <value> / path / to / journal / node / local / data </ value>
  </ property>
  

部署细节

设置完所有必需的配置选项后，必须在将要运行它们的机器集上启动JournalNode守护程序。这可以通过运行命令“ hdfs --daemon start journalnode ”并等待该守护程序在每台相关计算机上启动来完成。

一旦启动JournalNode，便必须首先同步两个HA NameNode的磁盘元数据。

• 如果要设置新的HDFS群集，则应首先在其中一个NameNode上运行format命令（hdfs namenode -format）。

• 如果您已经格式化了NameNode，或者正在将未启用HA的群集转换为启用HA，则现在应该通过运行以下命令将NameNode元数据目录的内容复制到其他未格式化的NameNode：未经格式化的NameNode上的hdfs namenode -bootstrapStandby ”。运行此命令还将确保JournalNode（由dfs.namenode.shared.edits.dir配置）包含足够的编辑事务以能够启动两个NameNode。

• 如果要将非HA NameNode转换为HA，则应运行命令“ hdfs namenode -initializeSharedEdits ”，该命令将使用本地NameNode edits目录中的edits数据初始化JournalNode。

此时，您可以像通常启动NameNode一样启动所有HA NameNode。

您可以通过浏览到它们的已配置HTTP地址来分别访问每个NameNode的网页。您应该注意，配置的地址旁边将是NameNode的HA状态（“待机”或“活动”）。每当HA NameNode启动时，它最初都处于Standby状态。

行政命令

现在您的HA NameNodes已配置并启动，您将可以访问一些其他命令来管理HA HDFS群集。具体来说，您应该熟悉“ hdfs haadmin ”命令的所有子命令。在不使用任何其他参数的情况下运行此命令将显示以下用法信息：

用法：haadmin
    [-transitionToActive <serviceId>]
    [-transitionToStandby <serviceId>]
    [-故障转移[--forcefence] [--forceactive] <serviceId> <serviceId>]
    [-getServiceState <serviceId>]
    [-getAllServiceState]
    [-checkHealth <serviceId>]
    [-帮助<命令>]

本指南描述了每个子命令的高级用法。有关每个子命令的特定用法信息，应运行“ hdfs haadmin -help <命令 >”。

• transitionToActive和transitionToStandby-将给定NameNode的状态转换为Active或Standby

  这些子命令使给定的NameNode分别转换为Active或Standby状态。这些命令不会尝试执行任何防护，因此应很少使用。相反，几乎应该总是喜欢使用“ hdfs haadmin -failover ”子命令。

• 故障转移 -启动两个NameNode之间的故障转移

  此子命令导致从第一个提供的NameNode到第二个的NameNode故障转移。如果第一个NameNode处于Standby状态，则此命令仅将第二个NameNode转换为Active状态而不会出现错误。如果第一个NameNode处于“活动”状态，则将尝试将其优雅地转换为“待机”状态。如果失败，将按顺序尝试使用防护方法（由dfs.ha.fencing.methods配置），直到成功为止。仅在此过程之后，第二个NameNode才会转换为Active状态。如果没有成功的防护方法，则第二个NameNode将不会转换为Active状态，并且将返回错误。

• getServiceState-确定给定的NameNode是活动的还是备用的

  连接到提供的NameNode以确定其当前状态，并在STDOUT上适当地打印“待机”或“活动”。cron作业或监视脚本可能会使用此子命令，这些脚本或监视脚本需要根据NameNode当前处于活动状态还是待机状态而表现不同。

• getAllServiceState-返回所有NameNode的状态

  连接到已配置的NameNode以确定当前状态，并在STDOUT上适当打印“待机”或“活动”。

• checkHealth-检查给定NameNode的运行状况

  连接到提供的NameNode以检查其运行状况。NameNode能够对自身执行一些诊断，包括检查内部服务是否按预期运行。如果NameNode正常，此命令将返回0，否则返回非零。人们可能会使用此命令进行监视。

  注意：这尚未实现，除非给定的NameNode完全关闭，否则当前将始终返回成功。

负载均衡器设置

如果您正在负载均衡器（例如Azure或AWS）后面运行一组NameNode，并且希望负载均衡器指向活动的NN，则可以将/ isActive HTTP终结点用作运行状况探测器。如果NN处于活动HA状态，则http：// NN_HOSTNAME / isActive将返回200状态代码响应，否则返回405。

进行中的编辑日志拖尾

在默认设置下，Standby NameNode将仅应用已完成的编辑日志段中存在的编辑。如果希望具有一个具有最新名称空间信息的Standby NameNode，则可以启用正在进行的编辑段的尾部处理。此设置将尝试从JournalNode上的内存高速缓存中获取编辑，并且可以将在Standby NameNode上应用事务之前的延迟时间减少到毫秒量级。如果无法从缓存中提供编辑内容，备用数据库仍将能够检索它，但是滞后时间会更长。相关配置为：

• dfs.ha.tail-edits.in-progress-是否在正在进行的编辑日志中启用拖尾。这还将在JournalNodes上启用内存中编辑缓存。默认禁用。

• dfs.journalnode.edit-cache-size.bytes-JournalNode上的内存中编辑缓存的大小。在典型的环境中，每个编辑占用大约200个字节，因此，例如，默认值1048576（1MB）可以容纳大约5000个事务。建议监视JournalNode指标RpcRequestCacheMissAmountNumMisses和RpcRequestCacheMissAmountAvgTxns，它们分别计算无法由缓存服务的请求数，以及为成功请求而必须存在于缓存中的额外事务数。例如，如果请求尝试从事务ID 10开始获取编辑，但是缓存中最旧的数据在事务ID 20，则将平均值添加10。

此功能主要与“待机/观察者读取”功能结合使用。使用此功能，可以从非活动的NameNode处理读取请求。因此，进行中的后期编辑为这些节点提供了为请求提供最新数据的能力。有关此功能的更多信息，请参见Apache JIRA票证HDFS-12943。

介绍

以上各节描述了如何配置手动故障转移。在这种模式下，即使活动节点发生故障，系统也不会自动触发从活动NameNode到备用NameNode的故障转移。本节介绍如何配置和部署自动故障转移。

组件

自动故障转移为HDFS部署添加了两个新组件：ZooKeeper仲裁和ZKFailoverController进程（缩写为ZKFC）。

Apache ZooKeeper是一项高可用性服务，用于维护少量的协调数据，将数据中的更改通知客户端并监视客户端的故障。HDFS自动故障转移的实现依赖ZooKeeper进行以下操作：

• 故障检测 -群集中的每个NameNode计算机都在ZooKeeper中维护一个持久性会话。如果计算机崩溃，则ZooKeeper会话将终止，通知其他NameNode应该触发故障转移。

• 活动的NameNode选举 -ZooKeeper提供了一种简单的机制来专门选举一个节点为活动的节点。如果当前活动的NameNode崩溃，则另一个节点可能会在ZooKeeper中采取特殊的排他锁，指示它应成为下一个活动的NameNode。

ZKFailoverController（ZKFC）是一个新组件，它是一个ZooKeeper客户端，它还监视和管理NameNode的状态。运行NameNode的每台机器还运行ZKFC，该ZKFC负责：

• 运行状况监视 -ZKFC使用运行状况检查命令定期ping其本地NameNode。只要NameNode以健康状态及时响应，ZKFC就会认为该节点是健康的。如果节点崩溃，冻结或以其他方式进入不正常状态，则运行状况监视器将其标记为不正常。

• ZooKeeper会话管理 -当本地NameNode运行状况良好时，ZKFC会在ZooKeeper中保持打开的会话。如果本地NameNode处于活动状态，则它还将持有一个特殊的“锁定” znode。该锁使用ZooKeeper对“临时”节点的支持。如果会话到期，则锁定节点将被自动删除。

• 基于ZooKeeper的选举 -如果本地NameNode运行状况良好，并且ZKFC看到当前没有其他节点持有锁znode，则它本身将尝试获取该锁。如果成功，则它“赢得了选举”，并负责运行故障转移以使其本地NameNode处于活动状态。故障转移过程类似于上述的手动故障转移：首先，如有必要，将先前的活动节点隔离，然后将本地NameNode转换为活动状态。

有关自动故障转移设计的更多详细信息，请参阅Apache HDFS JIRA上HDFS-2185附带的设计文档。

部署ZooKeeper

在典型的部署中，ZooKeeper守护程序被配置为在三个或五个节点上运行。由于ZooKeeper本身对光资源有要求，因此可以将ZooKeeper节点并置在与HDFS NameNode和Standby Node相同的硬件上。许多操作员选择将第三个ZooKeeper进程与YARN ResourceManager部署在同一节点上。建议将ZooKeeper节点配置为将其数据与HDFS元数据存储在单独的磁盘驱动器上，以实现最佳性能和隔离。

ZooKeeper的设置超出了本文档的范围。我们将假定您已经设置了在三个或更多节点上运行的ZooKeeper集群，并已通过使用ZK CLI进行连接来验证其正确的操作。

在你开始之前

在开始配置自动故障转移之前，应关闭集群。在群集运行时，当前无法从手动故障转移设置过渡到自动故障转移设置。

配置自动故障转移

自动故障转移的配置需要在配置中添加两个新参数。在您的hdfs-site.xml文件中，添加：

 <属性>
   <name> dfs.ha.automatic-failover.enabled </ name>
   <value> true </ value>
 </ property>

这指定应为自动故障转移设置群集。在您的core-site.xml文件中，添加：

 <属性>
   <name> ha.zookeeper.quorum </ name>
   <value> zk1.example.com:2181,zk2.example.com:2181,zk3.example.com:2181 </ value>
 </ property>

这列出了运行ZooKeeper服务的主机端口对。

与本文档前面所述的参数一样，可以通过在配置密钥后缀名称服务ID来基于每个名称服务配置这些设置。例如，在启用了联盟的群集中，可以通过设置dfs.ha.automatic-failover.enabled.my-nameservice-id显式地仅对其中一种名称服务启用自动故障转移。

还可以设置其他几个配置参数来控制自动故障转移的行为。但是，对于大多数安装，它们不是必需的。有关详细信息，请参阅特定于配置密钥的文档。

在ZooKeeper中初始化HA状态

添加配置密钥后，下一步是在ZooKeeper中初始化所需的状态。您可以通过从其中一个NameNode主机运行以下命令来执行此操作。

[hdfs] $ $ HADOOP_HOME / bin / hdfs zkfc -formatZK

这将在ZooKeeper中创建一个znode，自动故障转移系统将在其中存储其数据。

使用start-dfs.sh启动集群

由于已在配置中启用了自动故障转移，因此start-dfs.sh脚本现在将在任何运行NameNode的计算机上自动启动ZKFC守护程序。ZKFC启动时，它们将自动选择一个NameNode激活。

手动启动集群

如果您手动管理集群上的服务，则需要在运行NameNode的每台计算机上手动启动zkfc守护程序。您可以通过运行以下命令启动守护程序：

[hdfs] $ $ HADOOP_HOME / bin / hdfs --daemon启动zkfc

确保对ZooKeeper的访问

如果运行的是安全群集，则可能需要确保ZooKeeper中存储的信息也受到保护。这可以防止恶意客户端修改ZooKeeper中的元数据或潜在地触发错误的故障转移。

为了保护ZooKeeper中的信息，首先将以下内容添加到您的core-site.xml文件中：

 <属性>
   <name> ha.zookeeper.auth </ name>
   <value> @ / path / to / zk-auth.txt </ value>
 </ property>
 <属性>
   <name> ha.zookeeper.acl </ name>
   <value> @ / path / to / zk-acl.txt </ value>
 </ property>

请注意这些值中的'@'字符-这表明配置不是内联的，而是指向磁盘上的文件。身份验证信息也可以通过CredentialProvider读取（请参阅hadoop-common项目中的CredentialProviderAPI指南）。

第一个配置的文件指定ZooKeeper身份验证的列表，格式与ZK CLI使用的格式相同。例如，您可以指定以下内容：

摘要：hdfs-zkfcs：mypassword

…其中hdfs-zkfcs是ZooKeeper的唯一用户名，而mypassword是用作密码的一些唯一字符串。

接下来，使用类似于以下的命令生成与此身份验证相对应的ZooKeeper ACL：

[hdfs] $ java -cp $ ZK_HOME / lib / *：$ ZK_HOME / zookeeper-3.4.2.jar org.apache.zookeeper.server.auth.DigestAuthenticationProvider hdfs-zkfcs：mypassword
输出：hdfs-zkfcs：mypassword-> hdfs-zkfcs：P / OQvnYyU / nF / mGYvB / xurX8dYs =

将“->”字符串之后的输出部分复制并粘贴到文件zk-acls.txt中，该文件的前缀为“ digest： ”。例如：

摘要：hdfs-zkfcs：vlUvLnd8MlacsE80rDuu6ONESbM =：rwcda

为了使这些ACL生效，您应该按照上述说明重新运行zkfc -formatZK命令。

这样做之后，您可以按照以下步骤从ZK CLI验证ACL：

[zk：localhost：2181（CONNECTED）1] getAcl / hadoop-ha
'digest，'hdfs-zkfcs：vlUvLnd8MlacsE80rDuu6ONESbM =
：cdrwa

验证自动故障转移

设置自动故障转移后，应测试其操作。为此，请首先找到活动的NameNode。您可以通过访问NameNode Web界面来确定哪个节点处于活动状态–每个节点在页面顶部报告其HA状态。

找到活动的NameNode之后，可能会导致该节点发生故障。例如，您可以使用kill -9 <NN的pid >模拟JVM崩溃。或者，您可以重新启动计算机电源或拔出其网络接口以模拟另一种故障。触发您要测试的中断后，另一个NameNode应在几秒钟内自动变为活动状态。检测故障并触发故障转移所需的时间取决于ha.zookeeper.session-timeout.ms的配置，但默认值为5秒。

如果测试不成功，则可能是配置错误。检查zkfc守护程序以及NameNode守护程序的日志，以便进一步诊断问题。