HDFS在Linux下如何实现高可用性

HDFS在Linux下实现高可用性的核心步骤

1. 集群规划与环境准备

节点规划：至少部署3个NameNode节点（用于Active/Standby切换）、3个JournalNode节点（存储编辑日志，需奇数个保证仲裁）、多个DataNode节点（存储实际数据）；同时部署ZooKeeper集群（至少3节点，用于监控NameNode状态和管理故障转移）。
环境要求：所有节点安装相同版本的Hadoop；配置节点间SSH免密登录（方便故障转移时的操作）；关闭防火墙或放行必要端口（如NameNode的8020/RPC端口、50070/HTTP端口，JournalNode的8485端口，ZooKeeper的2181端口）。

2. 配置核心Hadoop参数

2.1 修改`core-site.xml`

设置HDFS的默认文件系统地址和ZooKeeper集群地址（用于自动故障转移）：

<configuration>
    <property>
        <name>fs.defaultFS</name>
        <value>hdfs://mycluster</value> <!-- 集群逻辑名称 -->
    </property>
    <property>
        <name>ha.zookeeper.quorum</name>
        <value>zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181</value> <!-- ZooKeeper集群地址 -->
    </property>
</configuration>

2.2 修改`hdfs-site.xml`

配置NameNode高可用相关的关键参数：

<configuration>
    <!-- 集群逻辑名称 -->
    <property>
        <name>dfs.nameservices</name>
        <value>mycluster</value>
    </property>
    <!-- 定义NameNode节点ID（如nn1、nn2） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
        <value>nn1,nn2</value>
    </property>
    <!-- 每个NameNode的RPC地址 -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
        <value>nn1-host:8020</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
        <value>nn2-host:8020</value>
    </property>
    <!-- 每个NameNode的HTTP地址（用于Web UI） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
        <value>nn1-host:50070</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
        <value>nn2-host:50070</value>
    </property>
    <!-- 共享编辑日志目录（JournalNode存储地址） -->
    <property>
        <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
        <value>qjournal://jn1-host:8485;jn2-host:8485;jn3-host:8485/mycluster</value>
    </property>
    <!-- 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>
    <!-- 故障转移隔离机制（SSH强制终止Standby进程） -->
    <property>
        <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
        <value>sshfence</value>
    </property>
    <!-- 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>
    <!-- JournalNode数据存储目录 -->
    <property>
        <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
        <value>/path/to/journalnode/data</value>
    </property>
</configuration>

3. 启动JournalNode服务

JournalNode负责存储NameNode的编辑日志（EditLog），确保Active和Standby NameNode的元数据一致。在所有JournalNode节点上执行：

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

4. 格式化并启动NameNode

格式化主NameNode：在其中一个NameNode节点（如nn1）上执行格式化（仅第一次启动时需要）：
```
$HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -format
```

启动主NameNode：

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

同步元数据到Standby NameNode：在Standby NameNode节点（如nn2）上执行，将主NameNode的元数据复制到本地：
```
$HADOOP_HOME/bin/hdfs namenode -bootstrapStandby
```

启动Standby NameNode：

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

5. 启动ZooKeeper Failover Controller (ZKFC)

ZKFC用于监控NameNode的状态，并在Active NameNode故障时自动触发故障转移。在每个NameNode节点上启动ZKFC：

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

6. 启动DataNode服务

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

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

7. 验证高可用性

检查集群状态：使用以下命令查看NameNode和DataNode的运行情况：
```
hdfs dfsadmin -report
```
输出应显示Active和Standby NameNode均处于“live”状态。
模拟故障切换：手动停止Active NameNode（如nn1）的NameNode服务：
```
$HADOOP_HOME/sbin/stop-dfs.sh --config $HADOOP_HOME/etc/hadoop nn1
```
等待10-30秒后，再次执行hdfs dfsadmin -report，应看到Standby NameNode（如nn2）已切换为Active状态。此时访问HDFS（如hdfs dfs -ls /）仍能正常工作，验证了自动故障转移的有效性。

通过以上步骤，HDFS在Linux环境下实现了高可用性，能够有效应对NameNode单点故障，保障数据服务的连续性。

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