大数据（六）：NameNode工作机制

一、NameNode和Secondary NameNode工作机制

左侧为NameNode  右侧为Secondary NameNode

1.第一阶段：namenode启动

1. 第一次启动namenode格式化后，创建fsimage和edits文件，如果不是第一次启动，直接加载编辑日志和镜像文件到内存。

2. 客户端对元数据镜像增删改的请求

3. namenode记录操作日志，更新滚动日志

4. namenode在内存中对数据镜像增删改查

2.第二阶段：Secondary NameNode工作

1. Secondary NameNode询问namenode是否需要checkpoint。直接带回namenode是否检查结果

2. Secondary NameNode请求执行checkpoint

3. namenode滚动正在写的edits日志

4. 将滚动前的编辑日志和镜像文件拷贝到Secondary NameNode

5. Secondary NameNode加载编辑日志和镜像文件到内存，开始合并。

6. 生成新的镜像文件fsimage.chkpoint

7. 拷贝fsimage.chkpoint到namenode

8. nodenode将fsimage.chkpoint重新命名成fsimage

二、镜像文件和编辑日志

        namenode被格式化之后，将在日志存放的地方生成四个文件（默认在/tmp/hadopp-用户名/dfs/home/current目录中）

• Fsimage文件：HDFS文件系统元数据的一个永久性检查点，其中包含HDFS文件系统的所有目录和文件idnode的序列化信息

• Edits文件：存放HDFS文件系统的所有更新操作的路径，文件系统客户端执行的所有写操作首先会被记录到edits文件中。

• seen_txid文件保存的是一个数字，就是最后一个edits_的数字

• VERSION文件：namenode版本号

• 每次Namenode启动的时候都会将fsimage文件读入内存，并从00001开始到seen_txid中记录的数字依次执行每个edits里面的更新操作，保证内存的元数据信息是最新的、同步的，可以看成Namenode启动的时候就将fsimage和edits文件进行了合并。

三、查看fsimage文件和edits文件

1.使用oiv命令查看fsimage文件

hdfs oiv -p 转换成的文件类型 -i fsimage文件路径 -o 转换后文件输出的路径

• 一般转换为xml类型

2.使用oev命令查看edits文件

hdfs oev -p 转换成的文件类型 -i fsimage文件路径 -o 转换后文件输出的路径

3.使用dfsadmin命令滚动编辑日志

hdfs dfsadmin -rolledits

• 一般在测试的时候使用

• 会将之前的日志文件打包成旧版本，生成新的增量日志

• 

四、查看VERSION文件

1. namespaceID在HDFS上，会有多个namenode，所以不同namenode的namespaceID是不同的，分别管理一组blockpoolID

2. clusterID集群id，全局唯一

3. cTime属性标记了namenode存储系统的创建时间，对于刚刚格式化的文件系统，这个属性为0；但是在文件系统升级之后，该值会更新到新的时间戳

4. storageType属性说明该存储目录包含的是namenode的数据结构

5. blockpoolID：一个block pool id标识一个block pool，并且是跨集群的全局唯一，当一个新的Namespace被创建的时候（format过程的一部分）会创建并持久化一个唯一ID。在创建工程构建全局唯一的BlockPoolID比人为的配置更可靠一些。NN将BlockPoolID持久化到磁盘中，在后续的启动过程中，会再次load并使用。

6. layoutVersion是一个负整数，通常只有HDFS增加新特性时才会更新这个版本号。

五、修改SecondaryNameNode检查点时间

hdfs-default.xml

1.通常情况下，SecondaryNameNode每个一小时执行一次

<property>
    <name>dfs.namenode.checkpoint.period</name>
    <value>3600</value>
</property>

2.一分钟检查一次操作次数，当操作次数达到1百万次，SecondaryNameNode也将执行一次

<property>
    <name>dfs.namenode.checkpoint.txns</name>
    <value>1000000</value>
</property>
#六十秒检测一次操作次数
<property>
    <name>dfs.namenode.checkpoint.check.period</name>
    <value>60</value>
</property>

六、NameNode故障处理

NameNode故障后，可以采用以下两种方法恢复数据。

1. 将SecondaryNameNode中数据拷贝到namenode存储数据的目录中

2. 使用-importCheckpoint选项启动namenode守护进程，从而将SecondaryNameNode中数据拷贝到namenode目录中

1.手动拷贝SecondaryNameNode数据

1. 模拟NameNode故障，手动杀死namenode进程kill -9 namenode进程

2. 删除namenode存储的数据（默认在/tmp/hadoop-用户名/dfs/name）rm -rf /tmp/hadoop-用户名/dfs/name/*

3. 拷贝SecondaryNameNode中数据拷贝到原namenode存储数据目录中（SecondaryNameNode数据默认在/tmp/hadoop-用户名/dfs/namesecondary）

4. 重启namenode hadoop-daemon.sh start namenode

2.通过-importCheckpoint修复数据

修改hdfs-site.xml

<property>
    <name>dfs.namenode.checkpoint.period</name>
    <value>120</value>
</property>
<property
    <name>dfs.namenode.name.dir</name>
    <value>{namenode数据文件所在的路径}</value>
</property>

1. 模拟NameNode故障，手动杀死namenode进程kill -9 namenode进程

2. 删除namenode存储的数据（默认在/tmp/hadoop-用户名/dfs/name）rm -rf /tmp/hadoop-用户名/dfs/name/*

3. 如果SecondaryNameNode不和Namenode在一个主机节点上，需要将SecondaryNameNode存储数据的目录拷贝到Namenode存储数据的平级目录，并删除掉in_use.lock文件

4. 执行hdfs namenode -importCheckpoint

5. 重启namenode hadoop-daemon.sh start namenode

七、集群安全模式操作

        NameNode启动时，首先将映像文件（fsimage）载入内存，并执行编辑日志（edits）中的各项操作，一旦在内存中成功建立文件系统元数据的映像，则创建一个新的fsimage文件和一个空的编辑日志。此时namenode开始监听datanode请求。但是此刻，namenode运行在安全模式，即namenode的文件系统对于客户端来说是只读的

        系统中的数据块的位置并不是由namenode维护的，而是以块列表的形式储存在datanode中。在系统的正常操作期间，namenode会在内存中保留所有块位置的映射信息。在安全模式下，各个datanode会向namenode发送最新的快列表信息，namenode了解到最够多的块位置信息之后，即可高效运行文件系统。

        如果满足“最小副本条件”，namenode会在30秒钟之后就退出安全模式。所谓的最小副本条件指的是在整个文件系统中99%的块满足最小副本级别（默认值：dfs.replication.min=1）。在启动一个刚刚格式化的HDFS集群时，应为系统中还没有任何块，所以namenode不会进入安全模式

1.基本语法

        集群处于安全模式，不能执行重要操作（写操作）。集群启动完成后，自动退出安全模式。

• 查看安全模式状态：hdfs dfsadmin -safenode get

• 进入安全模式状态：hdfs dfsadmin -safenode enter

• 退出安全模式状态：hdfs dfsadmin -safenode leave

• 等待安全模式状态：hdfs dfsadmin -safenode wait

2.使用等待安全模式

1. 先进入安全模式

2. 编写一个脚本,执行脚本

#!/bin/bash
hdfs dfsadmin -safenode wait
#当退出安全模式之后脚本将继续向下执行
hdfs dfs -put ~/hello.txt /root/hello.txt

八、namenode多目录配置

namenode的本地目录可以配置成多个，且每个目录存放内容相同，增加了可靠性。

1. 停止集群，并删除data和logs中所有数据

2. 配置hdfs-site.xml文件，重新格式化hdfs并启动

<property>
    <name>dfs.namenode.name.dir</name>
    <value>file://{文件放的路径}/dfs/name1,file://{文件放的路径}/dfs/name2</value>
</property>