更新时间:2022-05-07 GMT+08:00
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HDFS HA方案介绍

HDFS HA方案背景

在Hadoop2.0.0之前,HDFS集群中存在单点故障问题。由于每个集群只有一个NameNode,如果NameNode所在机器发生故障,将导致HDFS集群无法使用,除非NameNode重启或者在另一台机器上启动。这在两个方面影响了HDFS的整体可用性:

  1. 当异常情况发生时,如机器崩溃,集群将不可用,除非重新启动NameNode。
  2. 计划性的维护工作,如软硬件升级等,将导致集群停止工作。

针对以上问题,HDFS高可用性方案通过自动或手动(可配置)的方式,在一个集群中为NameNode启动一个热替换的NameNode备份。当一台机器故障时,可以迅速地自动进行NameNode主备切换。或者当主NameNode节点需要进行维护时,通过管理员控制,可以手动进行NameNode主备切换,从而保证集群在维护期间的可用性。有关HDFS自动故障转移功能,请参阅http://hadoop.apache.org/docs/r3.1.1/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/HDFSHighAvailabilityWithQJM.html#Automatic_Failover

HDFS HA实现方案

图1 典型的HA部署方式

在一个典型的HA集群中(如图1),需要把两个NameNodes配置在两台独立的机器上。在任何一个时间点,只有一个NameNode处于Active状态,另一个处于Standby状态。Active节点负责处理所有客户端操作,Standby节点时刻保持与Active节点同步的状态以便在必要时进行快速主备切换。

为保持Active和Standby节点的数据一致性,两个节点都要与一组称为JournalNode的节点通信。当Active对文件系统元数据进行修改时,会将其修改日志保存到大多数的JournalNode节点中,例如有3个JournalNode,则日志会保存在至少2个节点中。Standby节点监控JournalNodes的变化,并同步来自Active节点的修改。根据修改日志,Standby节点将变动应用到本地文件系统元数据中。一旦发生故障转移,Standby节点能够确保与Active节点的状态是一致的。这保证了文件系统元数据在故障转移时在Active和Standby之间是完全同步的。

为保证故障转移快速进行,Standby需要时刻保持最新的块信息,为此DataNodes同时向两个NameNodes发送块信息和心跳。

对一个HA集群,保证任何时刻只有一个NameNode是Active状态至关重要。否则,命名空间会分为两部分,有数据丢失和产生其他错误的风险。为保证这个属性,防止“split-brain”问题的产生,JournalNodes在任何时刻都只允许一个NameNode写入。在故障转移时,将变为Active状态的NameNode获得写入JournalNodes的权限,这会有效防止其他NameNode的Active状态,使得切换安全进行。

关于HDFS高可用性方案的更多信息,可参考如下链接:

http://hadoop.apache.org/docs/r3.1.1/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/HDFSHighAvailabilityWithQJM.html

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