Hadoop高可用集群

若HDFS集群中只配置了一个NameNode，那么当该NameNode所在的节点宕机，则整个HDFS就不能进行文件的上传和下载。

若YARN集群中只配置了一个ResourceManager，那么当该ResourceManager所在的节点宕机，则整个YARN就不能进行任务的计算。

*Hadoop依赖Zookeeper进行各个模块的HA配置，其中状态为Active的节点对外提供服务，而状态为StandBy的节点则只负责数据的同步，在必要时提供快速故障转移。

2.HDFS HA集群

2.1 模型

当有两个NameNode时，提供哪个NameNode地址给客户端？

1.Hadoop提供了NameService进程，其是NameNode的代理，维护NameNode列表并存储NameNode的状态，客户端直接访问的是NameService，NameService会将请求转发给当前状态为Active的NameNode。

2.当启动HDFS时，DataNode将同时向两个NameNode进行注册。

怎样发现NameNode无法提供服务以及如何进行NameNode间状态的切换？

1.Hadoop提供了FailoverControllerActive和FailoverControllerStandBy两个进程用于NameNode的生命监控。

2.FailoverControllerActive和FailoverControllerStandBy会分别监控对应状态的NameNode，若NameNode无异常则定期向Zookeeper集群发送心跳，若在一定时间内Zookeeper集群没收到FailoverControllerActive发送的心跳，则认为此时状态为Active的NameNode已经无法对外提供服务，因此将状态为StandBy的NameNode切换为Active状态。

NameNode之间的数据如何进行同步和共享？

1.Hadoop提供了JournalNode用于存放NameNode中的编辑日志。

2.当激活的NameNode执行任何名称空间上的修改时，它将修改的记录保存到JournalNode集群中，备用的NameNode能够实时监控JournalNode集群中日志的变化，当监控到日志发生改变时会将其同步到本地。

*当状态为Active的NameNode无法对外提供服务时，Zookeeper将会自动的将处于StandBy状态的NameNode切换成Active。

2.2 HDFS HA高可用集群搭建

1.配置HDFS（hdfs-site.xml）

<configuration>

<!-- 指定NameService的名称 -->

<property>

<name>dfs.nameservices</name>

<value>mycluster</value>

</property>

<!-- 指定NameService下两个NameNode的名称 -->

<property>

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

<value>nn1,nn2</value>

</property>

<!-- 分别指定NameNode的RPC通讯地址 -->

<property>

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

<value>192.168.1.80:8020</value>

</property>

<property>

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

<value>192.168.1.81:8020</value>

</property>

<!-- 分别指定NameNode的Web监控页面地址 -->

<property>

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

<value>192.168.1.80:50070</value>

</property>

<property>

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

<value>192.168.1.81:50070</value>

</property>

<!-- 指定NameNode编辑日志存储在JournalNode集群中的目录-->

<property>

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

<value>qjournal://192.168.1.80:8485;192.168.1.81:8485;192.168.1.82:8485/mycluster</value>

</property>

<!-- 指定JournalNode集群存放日志的目录-->

<property>

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

<value>/usr/hadoop/hadoop-2.9.0/journalnode</value>

</property>

<!-- 配置NameNode失败自动切换的方式-->

<property>

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

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

</property>

<!-- 配置隔离机制-->

<property>

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

<value>sshfence</value>

</property>

<!-- 由于使用SSH,那么需要指定密钥的位置-->

<property>

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

<value>/root/.ssh/id_rsa</value>

</property>

<!-- 开启失败故障自动转移-->

<property>

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

<value>true</value>

</property>

<!-- 配置Zookeeper地址-->

<property>

<name>ha.zookeeper.quorum</name>

<value>192.168.1.80:2181,192.168.1.81:2181,192.168.1.82:2181</value>

</property>

<!-- 文件在HDFS中的备份数(小于等于NameNode) -->

<property>

<name>dfs.replication</name>

<value>3</value>

</property>

<!-- 关闭HDFS的访问权限 -->

<property>

<name>dfs.permissions.enabled</name>

<value>false</value>

</property>

<!-- 指定一个配置文件,使NameNode过滤配置文件中指定的host -->

<property>

<name>dfs.hosts.exclude</name>

<value>/usr/hadoop/hadoop-2.9.0/etc/hadoop/hdfs.exclude</value>

</property>

</configuration>

*指定NameNode的RPC通讯地址是为了接收FailoverControllerActive和FailoverControllerStandBy以及DataNode发送的心跳。

2.配置Hadoop公共属性（core-site.xml）

<configuration>

<!-- Hadoop工作目录,用于存放Hadoop运行时NameNode、DataNode产生的数据 -->

<property>

<name>hadoop.tmp.dir</name>

<value>/usr/hadoop/hadoop-2.9.0/data</value>

</property>

<!-- 默认NameNode,使用NameService的名称 -->

<property>

<name>fs.defaultFS</name>

<value>hdfs://mycluster</value>

</property>

<!-- 开启Hadoop的回收站机制,当删除HDFS中的文件时,文件将会被移动到回收站(/usr/<username>/.Trash),在指定的时间过后再对其进行删除,此机制可以防止文件被误删除 -->

<property>

<name>fs.trash.interval</name>

<!-- 单位是分钟 -->

<value>1440</value>

</property>

</configuration>

*在HDFS HA集群中，StandBy的NameNode会对namespace进行checkpoint操作，因此就不需要在HA集群中运行SecondaryNameNode、CheckpintNode、BackupNode。

2.启动HDFS HA高可用集群

1.分别启动JournalNode

2.格式化第一个NameNode并启动

3.第二个NameNode同步第一个NameNode的信息

4.启动第二个NameNode

5.启动Zookeeper集群

6.格式化Zookeeper

*当格式化ZK后，ZK中将会多了hadoop-ha节点。

7.重启HDFS集群

当HDFS HA集群启动完毕后，可以分别访问NameNode管理页面查看当前NameNode的状态

*可以查看到主机名为hadoop1的NamNode其状态为StandBy，而主机名为hadoop2的NameNode其状态为Active。

8.模拟NameNode宕机，手动杀死进程。

此时访问NameNode管理页面，可见主机名为hadoop1的NameNode其状态从原本的StandBy切换成Active。

2.3 JAVA操作HDFS HA集群

*由于在HDFS HA集群中存在两个NameNode，且服务端暴露的是NameService，因此在通过JAVA连接HDFS HA集群时需要使用Configuration实例进行相关的配置。

/**

* @Auther: ZHUANGHAOTANG

* @Date: 2018/11/6 11:49

* @Description:

*/

public class HDFSUtils {

/**

* HDFS NamenNode URL

*/

private static final String NAMENODE_URL = "hdfs://mycluster:8020";

/**

* 配置项

*/

private static Configuration conf = null;

static {

conf = new Configuration();

//指定默认连接的NameNode,使用NameService的名称

conf.set("fs.defaultFS", "hdfs://mycluster");

//指定NameService的名称

conf.set("dfs.nameservices", "mycluster");

//指定NameService下的NameNode列表

conf.set("dfs.ha.namenodes.mycluster", "nn1,nn2");

//分别指定NameNode的RPC通讯地址

conf.set("dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1", "hadoop1:8020");

conf.set("dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2", "hadoop2:8020");

//配置NameNode失败自动切换的方式

conf.set("dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster", "org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider");

}

/**

* 创建目录

*/

public static void mkdir(String dir) throws Exception {

if (StringUtils.isBlank(dir)) {

throw new Exception("Parameter Is NULL");

}

dir = NAMENODE_URL + dir;

FileSystem fs = FileSystem.get(URI.create(NAMENODE_URL), conf);

if (!fs.exists(new Path(dir))) {

fs.mkdirs(new Path(dir));

}

fs.close();

}

/**

* 删除目录或文件

*/

public static void delete(String dir) throws Exception {

if (StringUtils.isBlank(dir)) {

throw new Exception("Parameter Is NULL");

}

dir = NAMENODE_URL + dir;

FileSystem fs = FileSystem.get(URI.create(NAMENODE_URL), conf);

fs.delete(new Path(dir), true);

fs.close();

}

/**

* 遍历指定路径下的目录和文件

*/

public static List<String> listAll(String dir) throws Exception {

List<String> names = new ArrayList<>();

if (StringUtils.isBlank(dir)) {

throw new Exception("Parameter Is NULL");

}

dir = NAMENODE_URL + dir;

FileSystem fs = FileSystem.get(URI.create(dir), conf);

FileStatus[] files = fs.listStatus(new Path(dir));

for (int i = 0, len = files.length; i < len; i++) {

if (files[i].isFile()) { //文件

names.add(files[i].getPath().toString());

} else if (files[i].isDirectory()) { //目录

names.add(files[i].getPath().toString());

} else if (files[i].isSymlink()) { //软或硬链接

names.add(files[i].getPath().toString());

}

}

fs.close();

return names;

}

/**

* 上传当前服务器的文件到HDFS中

*/

public static void uploadLocalFileToHDFS(String localFile, String hdfsFile) throws Exception {

if (StringUtils.isBlank(localFile) || StringUtils.isBlank(hdfsFile)) {

throw new Exception("Parameter Is NULL");

}

hdfsFile = NAMENODE_URL + hdfsFile;

FileSystem fs = FileSystem.get(URI.create(NAMENODE_URL), conf);

Path src = new Path(localFile);

Path dst = new Path(hdfsFile);

fs.copyFromLocalFile(src, dst);

fs.close();

}

/**

* 通过流上传文件

*/

public static void uploadFile(String hdfsPath, InputStream inputStream) throws Exception {

if (StringUtils.isBlank(hdfsPath)) {

throw new Exception("Parameter Is NULL");

}

hdfsPath = NAMENODE_URL + hdfsPath;

FileSystem fs = FileSystem.get(URI.create(NAMENODE_URL), conf);

FSDataOutputStream os = fs.create(new Path(hdfsPath));

BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(inputStream);

byte[] data = new byte[1024];

while (bufferedInputStream.read(data) != -1) {

os.write(data);

}

os.close();

fs.close();

}

/**

* 从HDFS中下载文件

*/

public static byte[] readFile(String hdfsFile) throws Exception {

if (StringUtils.isBlank(hdfsFile)) {

throw new Exception("Parameter Is NULL");

}

hdfsFile = NAMENODE_URL + hdfsFile;

FileSystem fs = FileSystem.get(URI.create(NAMENODE_URL), conf);

Path path = new Path(hdfsFile);

if (fs.exists(path)) {

FSDataInputStream is = fs.open(path);

FileStatus stat = fs.getFileStatus(path);

byte[] data = new byte[(int) stat.getLen()];

is.readFully(0, data);

is.close();

fs.close();

return data;

} else {

throw new Exception("File Not Found In HDFS");

}

}

}

2.YARN HA集群

2.1 模型

*启动两个ResourceManager后分别向Zookeeper注册，通过Zookeeper管理他们的状态，一旦状态为Active的ResourceManager无法正常提供服务，Zookeeper将会立即将状态为StandBy的ResourceManager切换为Active。

2.2 YARN HA高可用集群搭建

1.配置YARN（yarn-site.xml）

<configuration>

<!-- 配置Reduce取数据的方式是shuffle(随机) -->

<property>

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

<value>mapreduce_shuffle</value>

</property>

<!-- 开启日志 -->

<property>

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

<value>true</value>

</property>

<!-- 设置日志的删除时间 -1:禁用,单位为秒 -->

<property>

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

<value>864000</value>

</property>

<!-- 设置yarn的内存大小,单位是MB -->

<property>

<name>yarn.nodemanager.resource.memory-mb</name>

<value>8192</value>

</property>

<!-- 设置yarn的CPU核数 -->

<property>

<name>yarn.nodemanager.resource.cpu-vcores</name>

<value>8</value>

</property>

<!-- YARN HA配置 -->

<!-- 开启yarn ha -->

<property>

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

<value>true</value>

</property>

<!-- 指定yarn ha的名称 -->

<property>

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

<value>cluster1</value>

</property>

<!-- 分别指定两个ResourceManager的名称 -->

<property>

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

<value>rm1,rm2</value>

</property>

<!-- 分别指定两个ResourceManager的地址 -->

<property>

<name>yarn.resourcemanager.hostname.rm1</name>

<value>192.168.1.80</value>

</property>

<property>

<name>yarn.resourcemanager.hostname.rm2</name>

<value>192.168.1.81</value>

</property>

<!-- 分别指定两个ResourceManager的Web访问地址 -->

<property>

<name>yarn.resourcemanager.webapp.address.rm1</name>

<value>192.168.1.80:8088</value>

</property>

<property>

<name>yarn.resourcemanager.webapp.address.rm2</name>

<value>192.168.1.81:8088</value>

</property>

<!-- 配置使用的Zookeeper集群 -->

<property>

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

<value>192.168.1.80:2181,192.168.1.81:2181,192.168.1.82:2181</value>

</property>

<!-- ResourceManager Restart配置 -->

<!-- 启用ResourceManager的restart功能,当ResourceManager重启时将会保存运行时信息到指定的位置,重启成功后再进行读取 -->

<property>

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

<value>true</value>

</property>

<!-- ResourceManager Restart使用的存储方式(实现类) -->

<property>

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

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

</property>

<!-- ResourceManager重启时数据保存在Zookeeper中的目录 -->

<property>

<name>yarn.resourcemanager.zk-state-store.parent-path</name>

<value>/rmstore</value>

</property>

<!-- NodeManager Restart配置 -->

<!-- 启用NodeManager的restart功能,当NodeManager重启时将会保存运行时信息到指定的位置,重启成功后再进行读取 -->

<property>

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

<value>true</value>

</property>

<!-- NodeManager重启时数据保存在本地的目录 -->

<property>

<name>yarn.nodemanager.recovery.dir</name>

<value>/usr/hadoop/hadoop-2.9.0/data/rsnodemanager</value>

</property>

<!-- 配置NodeManager的RPC通讯端口 -->

<property>

<name>yarn.nodemanager.address</name>

<value>0.0.0.0:45454</value>

</property>

</configuration>

ResourceManager Restart使用的存储方式(实现类)

1.ResourceManager运行时的数据保存在ZK中：org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.recovery.ZKRMStateStore

2.ResourceManager运行时的数据保存在HDFS中：org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.recovery.FileSystemRMStateStore

3.ResourceManager运行时的数据保存在本地：org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.recovery.LeveldbRMStateStore

*使用不同的存储方式将需要额外的配置项，可参考官网，http://hadoop.apache.org/docs/current/hadoop-yarn/hadoop-yarn-site/ResourceManagerRestart.html

2.启动YARN HA高可用集群

1.在ResourceManager所在节点中启动YARN集群

2.手动启动另一个ResourceManager

*当启动YARN HA集群后，可以分别访问ResourceManager管理页面，http://192.168.1.80:8088、http://192.168.1.81:8088。

访问状态为StandBy的ResourceManager时，会将请求重定向到状态为Active的ResourceManager的管理页面。

3.模拟ResourceManager宕机，手动杀死进程

*Zookeeper在一定时间内无法接收到状态为Active的ResourceManager发送的心跳时，将会立即将状态为StandBy的ResourceManager切换为Active。

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