HDFS在Linux系统中如何进行故障转移

HDFS在Linux系统中的故障转移实现（基于高可用HA架构）
HDFS的故障转移主要通过高可用（HA）架构实现，核心是利用ZooKeeper监控NameNode状态，结合JournalNode同步元数据，确保当Active NameNode故障时，Standby NameNode能快速接管服务。以下是具体实现步骤：

1. 集群规划与环境准备

节点规划：至少部署3个节点（2个NameNode、3个JournalNode、多个DataNode），确保节点间网络互通（无防火墙阻拦必要端口）。
基础软件：所有节点安装相同版本的Hadoop（建议2.9及以上）、JDK（1.8及以上），并配置环境变量。
免密登录：在所有NameNode、JournalNode之间配置SSH免密登录（使用ssh-keygen -t rsa生成密钥，ssh-copy-id分发公钥），便于后续命令远程执行。

2. 配置JournalNode（元数据同步组件）

JournalNode用于存储NameNode的编辑日志（edits），确保Active与Standby NameNode元数据一致。

修改hdfs-site.xml（所有JournalNode节点）：添加JournalNode数据目录配置。

<property>
  <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
  <value>/opt/hadoop/journalnode/data</value> <!-- 实际路径需根据磁盘空间调整 -->
</property>

启动JournalNode：在所有JournalNode节点上执行以下命令（启动3个JournalNode以实现多数派机制，避免脑裂）：
```
hdfs --daemon start journalnode
```
使用jps命令验证JournalNode进程是否启动（显示JournalNode进程即为成功）。

3. 配置ZooKeeper集群（故障检测与协调）

ZooKeeper通过临时节点监控NameNode状态，当Active NameNode故障时，触发故障转移。

部署ZooKeeper：在3个独立节点上下载并解压ZooKeeper（版本建议3.4.14及以上），修改conf/zoo.cfg文件（添加集群节点信息）：
```
tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
dataDir=/opt/zookeeper/data
clientPort=2181
server.1=zoo1:2888:3888
server.2=zoo2:2888:3888
server.3=zoo3:2888:3888
```
在dataDir目录下创建myid文件（内容为节点ID，如zoo1节点写入1），启动ZooKeeper服务：
```
zkServer.sh start
```
使用zkServer.sh status验证节点状态（Leader/Follower）。

4. 修改HDFS配置文件（启用HA）

在所有NameNode节点上修改hdfs-site.xml，配置HA核心参数：

<!-- 指定集群逻辑名称 -->
<property>
  <name>dfs.nameservices</name>
  <value>mycluster</value>
</property>
<!-- 定义NameNode列表 -->
<property>
  <name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
  <value>nn1,nn2</value> <!-- nn1:Active节点ID; nn2:Standby节点ID -->
</property>
<!-- 配置Active NameNode RPC地址 -->
<property>
  <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
  <value>namenode1:8020</value> <!-- 替换为实际IP/主机名 -->
</property>
<!-- 配置Standby NameNode RPC地址 -->
<property>
  <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
  <value>namenode2:8020</value> <!-- 替换为实际IP/主机名 -->
</property>
<!-- 配置共享编辑日志目录（JournalNode地址） -->
<property>
  <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
  <value>qjournal://namenode1:8485;namenode2:8485;namenode3:8485/mycluster</value> <!-- JournalNode地址列表 -->
</property>
<!-- 配置客户端故障转移代理（自动选择Active NameNode） -->
<property>
  <name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>
  <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
</property>
<!-- 配置故障转移策略（SSH强制终止故障节点） -->
<property>
  <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
  <value>sshfence</value>
</property>
<!-- 配置SSH私钥路径（用于故障转移时登录故障节点） -->
<property>
  <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
  <value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value> <!-- 替换为实际私钥路径 -->
</property>

同时修改core-site.xml，配置默认文件系统地址：

<property>
  <name>fs.defaultFS</name>
  <value>hdfs://mycluster</value> <!-- 指向集群逻辑名称 -->
</property>
<property>
  <name>ha.zookeeper.quorum</name>
  <value>zoo1:2181,zoo2:2181,zoo3:2181</value> <!-- ZooKeeper集群地址 -->
</property>

5. 初始化与启动HA集群

格式化Active NameNode：在第一个NameNode节点（如namenode1）上执行：
```
hdfs namenode -format
```
启动JournalNode：已在步骤2完成。
启动Active NameNode：在namenode1上启动NameNode服务：
```
hdfs --daemon start namenode
```
同步元数据到Standby NameNode：在第二个NameNode节点（如namenode2）上执行：
```
hdfs namenode -bootstrapStandby
```
启动Standby NameNode：在namenode2上启动NameNode服务：
```
hdfs --daemon start namenode
```
启动DataNode：在所有DataNode节点上启动DataNode服务：
```
hdfs --daemon start datanode
```
验证集群状态：使用以下命令查看NameNode状态（应显示Active/Standby状态）：
```
hdfs dfsadmin -report
```

6. 测试故障转移

模拟Active NameNode故障：在namenode1上停止NameNode服务：
```
hdfs --daemon stop namenode
```
验证Standby切换：等待10-30秒（取决于ZooKeeper检测间隔），再次执行hdfs dfsadmin -report，应显示namenode2变为Active状态。
访问HDFS验证：执行hdfs dfs -ls /命令，若能正常列出根目录，说明故障转移成功。

注意事项

数据一致性：确保JournalNode数量≥3（多数派机制），避免元数据丢失。
监控与预警：使用Prometheus+Granafa等工具监控NameNode状态、ZooKeeper会话，及时告警故障。
配置一致性：所有节点的hdfs-site.xml、core-site.xml配置必须一致，避免因配置差异导致故障。