HDFS在Linux环境下如何实现高可用

HDFS在Linux环境下实现高可用的核心步骤

1. 环境准备

• 硬件要求：至少需要3台Linux服务器（用于部署NameNode、JournalNode、DataNode等角色），建议采用奇数台JournalNode以保证多数派机制生效。
• 软件要求：所有节点安装相同版本的Hadoop（如2.9.x或3.x），并提前安装Java（JDK 1.8及以上）。
• 网络配置：确保节点间IP可达，关闭防火墙或开放必要端口（如NameNode RPC端口8020、JournalNode端口8485、ZooKeeper端口2181等）。

2. 配置核心参数

HDFS高可用主要依赖**core-site.xml（定义命名空间）和hdfs-site.xml**（定义HA行为）两个配置文件。

2.1 配置core-site.xml

<configuration>
    <!-- 指定HDFS的默认命名空间（集群名称） -->
    <property>
        <name>fs.defaultFS</name>
        <value>hdfs://mycluster</value>
    </property>
    <!-- 指定ZooKeeper集群地址（用于自动故障转移） -->
    <property>
        <name>ha.zookeeper.quorum</name>
        <value>zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181</value>
    </property>
</configuration>

2.2 配置hdfs-site.xml

<configuration>
    <!-- 定义命名空间（与core-site.xml中的fs.defaultFS一致） -->
    <property>
        <name>dfs.nameservices</name>
        <value>mycluster</value>
    </property>
    <!-- 定义该命名空间下的NameNode列表（如nn1、nn2） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
        <value>nn1,nn2</value>
    </property>
    <!-- 指定每个NameNode的RPC地址 -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
        <value>nn1:8020</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
        <value>nn2:8020</value>
    </property>
    <!-- 指定每个NameNode的HTTP地址（用于Web UI） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
        <value>nn1:50070</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
        <value>nn2:50070</value>
    </property>
    <!-- 指定JournalNode共享编辑日志的地址（用于NameNode元数据同步） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
        <value>qjournal://jn1:8485;jn2:8485;jn3:8485/mycluster</value>
    </property>
    <!-- 客户端故障转移代理（自动切换Active/Standby NameNode） -->
    <property>
        <name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>
        <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
    </property>
    <!-- 故障转移策略（ssh免密登录是常用方式） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
        <value>sshfence</value>
    </property>
    <!-- SSH私钥路径（用于故障转移时的免密操作） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
        <value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value>
    </property>
    <!-- JournalNode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（ZKFC，ZooKeeper Failover Controller），需提前部署ZooKeeper集群（至少3台），并在core-site.xml中配置ha.zookeeper.quorum（如上文）。

3. 启动JournalNode服务

JournalNode是HDFS高可用的核心组件，负责存储NameNode的编辑日志（EditLog），确保主备NameNode元数据一致。
在所有JournalNode节点上执行：

hdfs --daemon start journalnode

验证状态：

jps | grep JournalNode  # 应看到JournalNode进程

4. 格式化并启动NameNode

• 格式化主NameNode：选择一台NameNode节点（如nn1），执行格式化操作（仅第一次启动时需要）：

  hdfs namenode -format
  

• 启动主NameNode：

  hdfs --daemon start namenode
  

• 同步元数据到备用NameNode：在另一台NameNode节点（如nn2）上执行：

  hdfs namenode -bootstrapStandby
  

• 启动备用NameNode：

  hdfs --daemon start namenode
  

注：若启用了ZooKeeper自动故障转移，还需启动ZKFC（ZooKeeper Failover Controller）：

hdfs --daemon start zkfc

5. 启动DataNode与验证

• 启动所有DataNode：在DataNode节点上执行：

  hdfs --daemon start datanode
  

• 验证集群状态：
  • 查看NameNode状态：

    hdfs haadmin -getServiceState nn1  # 应返回"active"
    hdfs haadmin -getServiceState nn2  # 应返回"standby"
    

  • 查看集群整体状态：

    hdfs dfsadmin -report
    

  • 模拟故障切换：停止主NameNode（如nn1），观察备用NameNode（nn2）是否自动变为Active（若启用了ZKFC，切换会在几秒内完成）。

6. 关键注意事项

• SSH免密登录：确保主备NameNode之间配置了SSH免密登录（使用ssh-keygen和ssh-copy-id命令），否则故障转移时无法远程执行命令。
• 数据一致性：JournalNode的数量必须≥3台，且分布在不同节点，以保证多数派机制生效（避免脑裂）。
• 监控与预警：部署监控工具（如Prometheus+Granafa），监控NameNode状态、JournalNode健康度、DataNode数量等指标，及时告警。

通过以上步骤，HDFS集群即可实现高可用，当主NameNode故障时，备用NameNode能自动接管服务，确保数据访问不中断。