Hadoop-HA高可用工作机制,自动故障转移机制
1 HA概述
(1)HA(High Availablity),即高可用。
(2)实现高可用最关键的策略是消除单点故障。HA严格来说应该分成各个组件的HA机制:HDFS的HA和YARN的HA。
(3)Hadoop2.0之前,在HDFS集群中NameNode存在单点故障(SPOF)。
(4)NameNode主要在以下两个方面影响HDFS集群
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NameNode机器发生意外,如宕机,集群将无法使用,直到管理员重启
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NameNode机器需要升级,包括软件、硬件升级,此时集群也将无法使用
HDFS HA功能通过NameNode的状态(Active / Standby)来实现在集群中的管理,如果出现故障,如机器崩溃或机器需要升级维护,这时可通过此种方式将另一台NameNode的状态改成Active即可。
2 HDFS-HA工作机制
通过多个NameNode消除单点故障
2.1 HDFS-HA工作要点
1)元数据管理方式需要改变
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内存中各自保存一份元数据;
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Edits日志只有Active状态的NameNode节点可以做写操作</font;
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所有的NameNode都可以读取Edits;
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共享的Edits放在一个共享存储中管理(qjournal和NFS两个主流实现);
2)需要一个状态管理功能模块
- 实现了一个zkfailover,常驻在每一个namenode所在的节点,每一个zkfailover 负责监控自己所在NameNode节点,利用zk进行状态标识,当需要进行状态切换时,由zkfailover来负责切换,切换时需要防止
brain split
现象的发生。
3)必须保证两个NameNode之间能够ssh无密码登录
4)隔离(Fence),即同一时刻仅仅有一个NameNode对外提供服务
2.2 HDFS-HA自动故障转移工作机制
自动故障转移为HDFS部署增加了两个新组件:ZooKeeper和ZKFailoverController(ZKFC)进程。ZooKeeper是维护少量协调数据,通知客户端这些数据的改变,和监视客户端故障的高可用服务。HA的自动故障转移依赖于ZooKeeper的以下功能:
1.故障检测
- 集群中的每个NameNode在ZooKeeper中维护了一个会话,如果机器崩溃,ZooKeeper中的会话将终止,ZooKeeper通知另一个NameNode需要触发故障转移。
2.现役NameNode选择
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ZooKeeper提供了一个简单的机制,用于唯一的选择一个节点为
active
状态。如果目前现役NameNode崩溃,另一个节点可能从ZooKeeper获得,特殊的排外锁,以表明它应该成为现役NameNode。 -
ZKFC是自动故障转移中的另一个新组件,是ZooKeeper的客户端,也监视和管理NameNode的状态。每个运行NameNode的主机也运行了一个ZKFC进程,ZKFC负责:
1)健康监测
- ZKFC使用一个健康检查命令定期地ping与之在相同主机的NameNode,只要该NameNode及时地回复健康状态,ZKFC认为该节点是健康的。如果该节点崩溃,冻结或进入不健康状态,健康监测器标识该节点为非健康的。
2)ZooKeeper会话管理
- 当本地NameNode是健康的,ZKFC保持一个在ZooKeeper中打开的会话。如果本地NameNode处于active状态,ZKFC也保持一个特殊的znode锁,该锁使用了ZooKeeper对短暂节点的支持,如果会话终止,锁节点将自动删除。
3)基于ZooKeeper的选择
- 如果本地NameNode是健康的,且ZKFC发现没有其它的节点当前持有znode锁,它将为自己获取该锁。如果成功,则它已经赢得了选择,并负责运行故障转移进程以使它的本地NameNode为Active。