HDFS在Linux下如何實現高可用性

HDFS在Linux下實現高可用性的核心步驟

1. 集群規劃與環境準備

• 節點規劃：至少部署3個NameNode節點（用于Active/Standby切換）、3個JournalNode節點（存儲編輯日志，需奇數個保證仲裁）、多個DataNode節點（存儲實際數據）；同時部署ZooKeeper集群（至少3節點，用于監控NameNode狀態和管理故障轉移）。
• 環境要求：所有節點安裝相同版本的Hadoop；配置節點間SSH免密登錄（方便故障轉移時的操作）；關閉防火墻或放行必要端口（如NameNode的8020/RPC端口、50070/HTTP端口，JournalNode的8485端口，ZooKeeper的2181端口）。

2. 配置核心Hadoop參數

2.1 修改core-site.xml

設置HDFS的默認文件系統地址和ZooKeeper集群地址（用于自動故障轉移）：

<configuration>
    <property>
        <name>fs.defaultFS</name>
        <value>hdfs://mycluster</value> <!-- 集群邏輯名稱 -->
    </property>
    <property>
        <name>ha.zookeeper.quorum</name>
        <value>zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181</value> <!-- ZooKeeper集群地址 -->
    </property>
</configuration>

2.2 修改hdfs-site.xml

配置NameNode高可用相關的關鍵參數：

<configuration>
    <!-- 集群邏輯名稱 -->
    <property>
        <name>dfs.nameservices</name>
        <value>mycluster</value>
    </property>
    <!-- 定義NameNode節點ID（如nn1、nn2） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
        <value>nn1,nn2</value>
    </property>
    <!-- 每個NameNode的RPC地址 -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
        <value>nn1-host:8020</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
        <value>nn2-host:8020</value>
    </property>
    <!-- 每個NameNode的HTTP地址（用于Web UI） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
        <value>nn1-host:50070</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
        <value>nn2-host:50070</value>
    </property>
    <!-- 共享編輯日志目錄（JournalNode存儲地址） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
        <value>qjournal://jn1-host:8485;jn2-host:8485;jn3-host:8485/mycluster</value>
    </property>
    <!-- 客戶端故障轉移代理（自動選擇Active NameNode） -->
    <property>
        <name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>
        <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
    </property>
    <!-- 故障轉移隔離機制（SSH強制終止Standby進程） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
        <value>sshfence</value>
    </property>
    <!-- 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>
    <!-- JournalNode數據存儲目錄 -->
    <property>
        <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
        <value>/path/to/journalnode/data</value>
    </property>
</configuration>

3. 啟動JournalNode服務

JournalNode負責存儲NameNode的編輯日志（EditLog），確保Active和Standby NameNode的元數據一致。在所有JournalNode節點上執行：

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

4. 格式化并啟動NameNode

• 格式化主NameNode：在其中一個NameNode節點（如nn1）上執行格式化（僅第一次啟動時需要）：

  $HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -format
  

• 啟動主NameNode：

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

• 同步元數據到Standby NameNode：在Standby NameNode節點（如nn2）上執行，將主NameNode的元數據復制到本地：

  $HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -bootstrapStandby
  

• 啟動Standby NameNode：

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

5. 啟動ZooKeeper Failover Controller (ZKFC)

ZKFC用于監控NameNode的狀態，并在Active NameNode故障時自動觸發故障轉移。在每個NameNode節點上啟動ZKFC：

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

6. 啟動DataNode服務

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

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

7. 驗證高可用性

• 檢查集群狀態：使用以下命令查看NameNode和DataNode的運行情況：

  hdfs dfsadmin -report
  

  輸出應顯示Active和Standby NameNode均處于“live”狀態。
• 模擬故障切換：手動停止Active NameNode（如nn1）的NameNode服務：

  $HADOOP_HOME/sbin/stop-dfs.sh --config $HADOOP_HOME/etc/hadoop nn1
  

  等待10-30秒后，再次執行hdfs dfsadmin -report，應看到Standby NameNode（如nn2）已切換為Active狀態。此時訪問HDFS（如hdfs dfs -ls /）仍能正常工作，驗證了自動故障轉移的有效性。

通過以上步驟，HDFS在Linux環境下實現了高可用性，能夠有效應對NameNode單點故障，保障數據服務的連續性。