19、Hadoop高可用

HA概述

所谓HA（high available），即高可用（7*24小时不中断服务）。
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。
Hadoop2.0之前，在HDFS集群中NameNode存在单点故障（SPOF）。
NameNode主要在以下两个方面影响HDFS集群
NameNode机器发生意外，如宕机，集群将无法使用，直到管理员重启
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

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

工作机制

配置两个namenode，通过双namenode消除单点故障

HDFS-HA手动故障转移

工作要点

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

环境准备

修改IP
修改主机名及主机名和IP地址的映射
关闭防火墙
ssh免密登录
安装JDK，配置环境变量等

规划集群

hadoop-100	hadoop-101	hadoop-102
NameNode	NameNode
JournalNode	JournalNode	JournalNode
DataNode	DataNode	DataNode
		ResourceManager
NodeManager	NodeManager	NodeManager

配置HDFS-HA集群

官方地址 https://hadoop.apache.org/docs/r2.8.5/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/HDFSHighAvailabilityWithQJM.html
在/opt/module/目录下创建一个ha文件夹
[[email protected] module]$ mkdir ha
将/opt/module/下的 hadoop-2.8.3拷贝到/opt/module/ha目录下
[[email protected] module]$ cp -r -v hadoop-2.8.3/ ha/
删除logs和data目录
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ rm -rf data/ logs/
配置hadoop-env.sh
export JAVA_HOME=/opt/module/jdk1.8.0_181
配置core-site.xml

<configuration>
  <!-- 把两个NameNode）的地址组装成一个集群mycluster -->
  <property>
    <name>fs.defaultFS</name>
          <value>hdfs://mycluster</value>
  </property>

  <!-- 声明journalnode服务本地文件系统存储目录-->
  <property>
    <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
    <value>/opt/module/ha/hadoop-2.8.3/data/jn</value>
  </property>

  <!-- 指定hadoop运行时产生文件的存储目录 -->
  <property>
    <name>hadoop.tmp.dir</name>
    <value>/opt/module/ha/hadoop-2.8.3/data/tmp</value>
  </property>
</configuration>

配置hdfs-site.xml

<configuration>
  <property>
    <name>dfs.replication</name>
    <value>3</value>
  </property>
  <!-- 完全分布式集群名称 -->
  <property>
    <name>dfs.nameservices</name>
    <value>mycluster</value>
  </property>

  <!-- 集群中NameNode节点都有哪些 -->
  <property>
    <name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
    <value>nn1,nn2</value>
  </property>

  <!-- nn1的RPC通信地址 -->
  <property>
    <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
    <value>hadoop-100:8020</value>
  </property>

  <!-- nn2的RPC通信地址 -->
  <property>
    <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
    <value>hadoop-101:8020</value>
  </property>

  <!-- nn1的http通信地址 -->
  <property>
    <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
    <value>hadoop-100:50070</value>
  </property>

  <!-- nn2的http通信地址 -->
  <property>
    <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
    <value>hadoop-101:50070</value>
  </property>

  <!-- 指定NameNode元数据在JournalNode上的存放位置 -->
  <property>
    <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
    <value>qjournal://hadoop-100:8485;hadoop-101:8485;hadoop-102:8485/mycluster</value>
  </property>

  <!-- 配置隔离机制，即同一时刻只能有一台服务器对外响应 -->
  <property>
    <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
    <value>sshfence</value>
  </property>

  <!-- 使用隔离机制时需要ssh无秘钥登录-->
  <property>
    <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
    <value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value>
  </property>

  <!-- 关闭权限检查-->
  <property>
    <name>dfs.permissions.enable</name>
    <value>false</value>
  </property>

  <!-- 访问代理类：client，mycluster，active配置失败自动切换实现方式-->
  <property>
    <name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>
    <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
  </property>
</configuration>

拷贝配置好的hadoop环境到其他节点

启动HDFS-HA集群

在各个JournalNode节点上，输入以下命令启动journalnode服务
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode
在[nn1]上，对其进行格式化，并启动
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ bin/hdfs namenode -format
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
在[nn2]上，同步nn1的元数据信息
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ bin/hdfs namenode -bootstrapStandby
启动[nn2]
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
查看web页面显示

nn1.png

nn2.png
在[nn1]上，启动所有datanode
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/hadoop-daemons.sh start datanode
将[nn1]切换为Active
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn1
查看是否Active
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ bin/hdfs haadmin -getServiceState nn1
干掉nn1的namenode
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ jps
12067 Jps
11861 DataNode
11690 NameNode
11567 JournalNode
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ kill -9 11690
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ jps
11861 DataNode
12077 Jps
11567 JournalNode
尝试将nn2切换为Active
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn2
报错

nn2转为active报错.png

必须将nn1启动起来
启动nn1，将nn2转为active
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn2

HDFS-HA自动故障转移

工作要点

自动切换原理.png

前面介绍了手动进行故障转移，在该模式下，即使现役NameNode已经失效，系统也不会自动从现役NameNode转移到待机NameNode
下面介绍如何配置部署HA自动进行故障转移。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

规划集群

hadoop-100	hadoop-101	hadoop-102
NameNode	NameNode
JournalNode	JournalNode	JournalNode
DataNode	DataNode	DataNode
		ResourceManager
Zookeeper	Zookeeper	Zookeeper
NodeManager	NodeManager	NodeManager

配置Zookeeper集群

参考，https://www.jianshu.com/p/abaeae897d81

配置HDFS-HA自动故障转移

在hdfs-site.xml中增加

<!-- 自动故障转移 -->
<property>
    <name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>
    <value>true</value>
</property>

在core-site.xml文件中增加

  <!-- Zookeeper集群地址 -->
  <property>
    <name>ha.zookeeper.quorum</name>
    <value>hadoop-100:2181,hadoop-101:2181,hadoop-102:2181</value>
  </property>

分发

启动并测试

启动zookeeper集群
[[email protected] ~]$ zkservers start
关于zkservers的使用，参考https://www.jianshu.com/p/44dbc7f0fbb6
初始化HA在Zookeeper中状态
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ bin/hdfs zkfc -formatZK
启动HDFS服务
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/start-dfs.sh
将Active NameNode进程kill
此处就不验证了，因为验证出了下面一个bug
这里如果安装的是centos最小安装版，会有一个问题
在zkfc的日志文件里，可以找到这样一行记录
WARN org.apache.hadoop.ha.SshFenceByTcpPort: PATH=$PATH:/sbin:/usr/sbin fuser -v -k -n tcp 8020 via ssh: bash: fuser: 未找到命令
需要sudo yum -y install psmisc
坑！！！！！！！！！！！！！！！！
再次验证，就可以了

YARN-HA配置

官方文档：
http://hadoop.apache.org/docs/r2.8.3/hadoop-yarn/hadoop-yarn-site/ResourceManagerHA.html
工作机制

yarn ha 工作机制.png

集群规划

hadoop-100	hadoop-101	hadoop-102
NameNode	NameNode
JournalNode	JournalNode	JournalNode
DataNode	DataNode	DataNode
	ResourceManager	ResourceManager
Zookeeper	Zookeeper	Zookeeper
NodeManager	NodeManager	NodeManager

具体配置

修改yarn-site.xml

<configuration>
    <property>
        <name>yarn.nodemanager.aux-services</name>
        <value>mapreduce_shuffle</value>
    </property>

    <!--启用resourcemanager ha-->
    <property>
        <name>yarn.resourcemanager.ha.enabled</name>
        <value>true</value>
    </property>
 
    <!--声明两台resourcemanager的地址-->
    <property>
        <name>yarn.resourcemanager.cluster-id</name>
        <value>cluster-yarn1</value>
    </property>

    <property>
        <name>yarn.resourcemanager.ha.rm-ids</name>
        <value>rm1,rm2</value>
    </property>

    <property>
        <name>yarn.resourcemanager.hostname.rm1</name>
        <value>hadoop-101</value>
    </property>

    <property>
        <name>yarn.resourcemanager.hostname.rm2</name>
        <value>hadoop-102</value>
    </property>
 
    <!--指定zookeeper集群的地址--> 
    <property>
        <name>yarn.resourcemanager.zk-address</name>
       <value>hadoop-100:2181,hadoop-101:2181,hadoop-102:2181</value>
    </property>

    <!--启用自动恢复--> 
    <property>
        <name>yarn.resourcemanager.recovery.enabled</name>
        <value>true</value>
    </property>
 
    <!--指定resourcemanager的状态信息存储在zookeeper集群--> 
    <property>
        <name>yarn.resourcemanager.store.class</name>     <value>org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.recovery.ZKRMStateStore</value>
</property>
</configuration>

分发
[[email protected] hadoop]$ xsync yarn-site.xml

测试

启动hdfs
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/stop-dfs.sh
在hadoop-101启动yarn
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/start-yarn.sh
在hadoop-102启动ResourceManager
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ sbin/yarn-daemon.sh start resourcemanager
查看服务状态
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ bin/yarn rmadmin -getServiceState rm2
[[email protected] hadoop-2.8.3]$ bin/yarn rmadmin -getServiceState rm1
杀掉active的ResourceManager

HA概述

工作机制

HDFS-HA手动故障转移

工作要点

环境准备

规划集群

配置HDFS-HA集群

启动HDFS-HA集群

HDFS-HA自动故障转移

工作要点

规划集群

配置Zookeeper集群

配置HDFS-HA自动故障转移

启动并测试

YARN-HA配置

集群规划

具体配置

测试

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