HDFS如何在Linux上实现高可用

HDFS在Linux上实现高可用的核心步骤

1. 集群规划与环境准备

节点规划：至少需要3个节点用于部署JournalNode（用于元数据同步），2个节点用于部署NameNode（1个Active，1个Standby），以及多个DataNode（存储实际数据）。所有节点需安装相同版本的Hadoop和Java环境。
网络配置：确保所有节点之间IP互通，关闭防火墙或开放必要端口（如JournalNode的8485端口、ZooKeeper的2181端口、NameNode的8020/50070端口）。
SSH免密登录：配置NameNode节点之间的SSH免密登录（使用ssh-keygen和ssh-copy-id命令），用于后续Standby NameNode切换时的操作。

2. 配置核心参数文件

HDFS高可用的关键配置集中在core-site.xml和hdfs-site.xml中，需在所有节点上保持一致。

2.1 配置core-site.xml

core-site.xml定义了HDFS的默认文件系统和ZooKeeper集群信息（用于故障转移协调）：

<configuration>
    <!-- 指定HDFS的逻辑集群名称，客户端将通过该名称访问集群 -->
    <property>
        <name>fs.defaultFS</name>
        <value>hdfs://mycluster</value>
    </property>
    <!-- 指定ZooKeeper集群地址，用于监控NameNode状态和管理故障转移 -->
    <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和故障转移相关参数：

<configuration>
    <!-- 定义HDFS集群的逻辑名称（需与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>
    <!-- 配置每个NameNode的RPC地址（Active和Standby节点的通信地址） -->
    <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>
    <!-- 配置每个NameNode的HTTP地址（Web UI访问地址） -->
    <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（用于存储NameNode的编辑日志，确保Active和Standby元数据一致） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
        <value>qjournal://journalnode1:8485;journalnode2:8485;journalnode3:8485/mycluster</value>
    </property>
    <!-- 配置客户端故障转移代理（自动切换Active NameNode） -->
    <property>
        <name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>
        <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
    </property>
    <!-- 配置故障转移时的隔离方法（如SSH杀死Standby进程，确保只有一个Active NameNode） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
        <value>sshfence</value>
    </property>
    <!-- 配置SSH私钥路径（用于故障转移时的远程操作） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
        <value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value>
    </property>
    <!-- 配置JournalNode的数据存储目录 -->
    <property>
        <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
        <value>/opt/hadoop/journalnode/data</value>
    </property>
</configuration>

2.3 配置ZooKeeper（可选但推荐）

若使用ZooKeeper实现自动故障转移，需在ZooKeeper节点上部署并启动ZooKeeper集群（至少3个节点），并确保Hadoop集群能访问ZooKeeper服务。

3. 启动JournalNode服务

JournalNode是HDFS高可用的关键组件，用于同步Active NameNode的编辑日志到Standby NameNode，确保两者元数据一致。在所有JournalNode节点上执行以下命令启动服务：

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

启动后，可通过jps命令检查JournalNode进程是否运行（显示JournalNode进程即成功）。

4. 格式化并启动NameNode

格式化NameNode：仅在第一个NameNode节点（如namenode1）上执行格式化操作，创建HDFS的元数据目录：
```
$HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -format
```
启动Active NameNode：在格式化后的NameNode节点上启动Active状态的NameNode：
```
$HADOOP_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
```
同步元数据到Standby NameNode：在第二个NameNode节点（如namenode2）上执行bootstrapStandby命令，将Active NameNode的元数据同步到Standby NameNode：
```
$HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -bootstrapStandby
```
启动Standby NameNode：在第二个NameNode节点上启动Standby状态的NameNode：
```
$HADOOP_HOME/sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
```

5. 启动DataNode服务

在所有DataNode节点上启动DataNode服务，DataNode会自动向Active NameNode和Standby NameNode报告数据块信息：

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

6. 验证高可用性

检查集群状态：使用以下命令查看NameNode和DataNode的运行状况，确认Active/Standby状态正常：
```
hdfs dfsadmin -report
```
输出应显示两个NameNode（一个Active，一个Standby）和多个DataNode。
模拟故障切换：手动停止Active NameNode（如hdfs --daemon stop namenode），等待10-30秒后，再次执行hdfs dfsadmin -report，确认Standby NameNode已自动切换为Active状态，且集群仍能正常提供服务。

通过以上步骤，即可在Linux环境下实现HDFS的高可用，确保在NameNode故障时快速切换，保障数据的高可用性和集群的持续运行。