HDFS如何在Linux上實現高可用

HDFS在Linux上實現高可用的核心步驟

1. 集群規劃與環境準備

節點規劃：至少需要3個節點用于部署JournalNode（用于元數據同步），2個節點用于部署NameNode（1個Active，1個Standby），以及多個DataNode（存儲實際數據）。所有節點需安裝相同版本的Hadoop和Java環境。
網絡配置：確保所有節點之間IP互通，關閉防火墻或開放必要端口（如JournalNode的8485端口、ZooKeeper的2181端口、NameNode的8020/50070端口）。
SSH免密登錄：配置NameNode節點之間的SSH免密登錄（使用ssh-keygen和ssh-copy-id命令），用于后續Standby NameNode切換時的操作。

2. 配置核心參數文件

HDFS高可用的關鍵配置集中在core-site.xml和hdfs-site.xml中，需在所有節點上保持一致。

2.1 配置core-site.xml

core-site.xml定義了HDFS的默認文件系統和ZooKeeper集群信息（用于故障轉移協調）：

<configuration>
    <!-- 指定HDFS的邏輯集群名稱，客戶端將通過該名稱訪問集群 -->
    <property>
        <name>fs.defaultFS</name>
        <value>hdfs://mycluster</value>
    </property>
    <!-- 指定ZooKeeper集群地址，用于監控NameNode狀態和管理故障轉移 -->
    <property>
        <name>ha.zookeeper.quorum</name>
        <value>zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181</value>
    </property>
</configuration>

2.2 配置hdfs-site.xml

hdfs-site.xml是HDFS高可用的核心配置文件，主要包含NameNode、JournalNode和故障轉移相關參數：

<configuration>
    <!-- 定義HDFS集群的邏輯名稱（需與core-site.xml中的fs.defaultFS一致） -->
    <property>
        <name>dfs.nameservices</name>
        <value>mycluster</value>
    </property>
    <!-- 列出集群中的所有NameNode ID（如nn1、nn2） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
        <value>nn1,nn2</value>
    </property>
    <!-- 配置每個NameNode的RPC地址（Active和Standby節點的通信地址） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
        <value>namenode1:8020</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
        <value>namenode2:8020</value>
    </property>
    <!-- 配置每個NameNode的HTTP地址（Web UI訪問地址） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
        <value>namenode1:50070</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
        <value>namenode2:50070</value>
    </property>
    <!-- 指定JournalNode集群地址（用于存儲NameNode的編輯日志，確保Active和Standby元數據一致） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
        <value>qjournal://journalnode1:8485;journalnode2:8485;journalnode3:8485/mycluster</value>
    </property>
    <!-- 配置客戶端故障轉移代理（自動切換Active NameNode） -->
    <property>
        <name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>
        <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
    </property>
    <!-- 配置故障轉移時的隔離方法（如SSH殺死Standby進程，確保只有一個Active NameNode） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
        <value>sshfence</value>
    </property>
    <!-- 配置SSH私鑰路徑（用于故障轉移時的遠程操作） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
        <value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value>
    </property>
    <!-- 配置JournalNode的數據存儲目錄 -->
    <property>
        <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
        <value>/opt/hadoop/journalnode/data</value>
    </property>
</configuration>

2.3 配置ZooKeeper（可選但推薦）

若使用ZooKeeper實現自動故障轉移，需在ZooKeeper節點上部署并啟動ZooKeeper集群（至少3個節點），并確保Hadoop集群能訪問ZooKeeper服務。

3. 啟動JournalNode服務

JournalNode是HDFS高可用的關鍵組件，用于同步Active NameNode的編輯日志到Standby NameNode，確保兩者元數據一致。在所有JournalNode節點上執行以下命令啟動服務：

$HADOOP_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start journalnode

啟動后，可通過jps命令檢查JournalNode進程是否運行（顯示JournalNode進程即成功）。

4. 格式化并啟動NameNode

格式化NameNode：僅在第一個NameNode節點（如namenode1）上執行格式化操作，創建HDFS的元數據目錄：
```
$HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -format
```
啟動Active NameNode：在格式化后的NameNode節點上啟動Active狀態的NameNode：
```
$HADOOP_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
```
同步元數據到Standby NameNode：在第二個NameNode節點（如namenode2）上執行bootstrapStandby命令，將Active NameNode的元數據同步到Standby NameNode：
```
$HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -bootstrapStandby
```
啟動Standby NameNode：在第二個NameNode節點上啟動Standby狀態的NameNode：
```
$HADOOP_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
```

5. 啟動DataNode服務

在所有DataNode節點上啟動DataNode服務，DataNode會自動向Active NameNode和Standby NameNode報告數據塊信息：

$HADOOP_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start datanode

6. 驗證高可用性

檢查集群狀態：使用以下命令查看NameNode和DataNode的運行狀況，確認Active/Standby狀態正常：
```
hdfs dfsadmin -report
```
輸出應顯示兩個NameNode（一個Active，一個Standby）和多個DataNode。
模擬故障切換：手動停止Active NameNode（如hdfs --daemon stop namenode），等待10-30秒后，再次執行hdfs dfsadmin -report，確認Standby NameNode已自動切換為Active狀態，且集群仍能正常提供服務。

通過以上步驟，即可在Linux環境下實現HDFS的高可用，確保在NameNode故障時快速切換，保障數據的高可用性和集群的持續運行。