Ubuntu Hadoop 高可用性如何实现

Ubuntu环境下Hadoop高可用性（HA）实现指南
Hadoop高可用性（HA）旨在消除NameNode（HDFS核心元数据管理节点）和ResourceManager（YARN资源调度节点）的单点故障（SPOF），通过主备节点+共享存储+自动故障转移机制，确保集群持续提供服务。以下是Ubuntu系统下的具体实现步骤及关键要点：

一、前置准备

1. 环境要求

   • 至少4台Ubuntu服务器（如node1~node4），分别用于部署NameNode（2台，主备）、ResourceManager（2台，主备）、JournalNode（3台，QJM集群）、ZooKeeper（3台，协调集群）、DataNode（多台，数据存储）、NodeManager（多台，资源执行）。
   • 所有节点安装OpenJDK 8（sudo apt-get install openjdk-8-jdk）。
   • 配置SSH无密码登录（主备节点间互相免密，便于自动故障转移）：

     # 在主节点生成密钥对
     ssh-keygen -t rsa
     # 将公钥复制到所有从节点
     ssh-copy-id node2
     ssh-copy-id node3
     # 测试无密码登录
     ssh node2
     

   • 配置主机名与IP映射（编辑/etc/hosts，避免DNS依赖）：

     192.168.1.101 node1
     192.168.1.102 node2
     192.168.1.103 node3
     192.168.1.104 node4
     

2. Hadoop基础安装

   • 下载Hadoop 3.x稳定版（如3.3.4），解压至/usr/local/hadoop：

     tar -zxvf hadoop-3.3.4.tar.gz -C /usr/local/
     ln -s /usr/local/hadoop-3.3.4 /usr/local/hadoop
     

   • 配置环境变量（~/.bashrc）：

     export HADOOP_HOME=/usr/local/hadoop
     export PATH=$PATH:$HADOOP_HOME/bin:$HADOOP_HOME/sbin
     source ~/.bashrc
     

二、HDFS高可用（HA）配置

HDFS HA通过Active/Standby NameNode和JournalNode集群实现元数据同步，核心配置文件为core-site.xml和hdfs-site.xml。

1. 关键配置文件修改

• core-site.xml（所有节点）：
  定义HDFS逻辑集群名称及ZooKeeper集群地址（用于故障转移协调）：

  <property>
      <name>fs.defaultFS</name>
      <value>hdfs://mycluster</value> <!-- HDFS逻辑集群名 -->
  </property>
  <property>
      <name>ha.zookeeper.quorum</name>
      <value>node1:2181,node2:2181,node3:2181</value> <!-- ZooKeeper集群地址 -->
  </property>
  

• hdfs-site.xml（所有节点）：
  配置NameNode主备角色、共享存储（JournalNode）、自动故障转移等：

  <!-- 启用HDFS HA -->
  <property>
      <name>dfs.nameservices</name>
      <value>mycluster</value>
  </property>
  <!-- 定义NameNode ID（主备各一个） -->
  <property>
      <name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
      <value>nn1,nn2</value>
  </property>
  <!-- 配置NameNode RPC地址 -->
  <property>
      <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
      <value>node1:8020</value>
  </property>
  <property>
      <name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
      <value>node2:8020</value>
  </property>
  <!-- 配置JournalNode共享存储路径（QJM模式） -->
  <property>
      <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
      <value>qjournal://node1:8485;node2:8485;node3:8485/mycluster</value>
  </property>
  <!-- 启用自动故障转移 -->
  <property>
      <name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>
      <value>true</value>
  </property>
  <!-- ZKFC使用的ZooKeeper路径 -->
  <property>
      <name>ha.zookeeper.quorum</name>
      <value>node1:2181,node2:2181,node3:2181</value>
  </property>
  <!-- 隔离机制（防止脑裂）：SSH杀死原Active进程 -->
  <property>
      <name>dfs.ha.fencing.methods</name>
      <value>sshfence</value>
  </property>
  <property>
      <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
      <value>/home/ubuntu/.ssh/id_rsa</value> <!-- SSH私钥路径 -->
  </property>
  

2. 启动JournalNode集群

JournalNode负责存储NameNode的Edits日志（元数据变更记录），需在3台节点上启动：

# 在每台JournalNode节点执行
hdfs --daemon start journalnode
# 检查状态
jps | grep JournalNode

3. 初始化共享存储

在其中一台NameNode（如node1）上执行，将本地元数据同步到JournalNode：

# 格式化NameNode（首次配置需执行）
hdfs namenode -format
# 初始化共享Edits日志
hdfs namenode -initializeSharedEdits

4. 启动HDFS并验证

• 启动JournalNode（已在步骤2完成）。
• 启动NameNode（先启动Active节点，如node1）：

  start-dfs.sh
  

• 查看NameNode状态（jps命令），确认NameNode进程运行。
• 模拟故障：杀死node1上的NameNode进程，在node2上会自动触发故障转移，node2成为新的Active节点。

三、YARN高可用（HA）配置

YARN HA通过Active/Standby ResourceManager和ZooKeeper实现资源调度的高可用，核心配置文件为yarn-site.xml。

1. 关键配置文件修改

• yarn-site.xml（所有节点）：
  配置ResourceManager主备角色、ZooKeeper集群地址及状态存储：

  <!-- 启用YARN HA -->
  <property>
      <name>yarn.resourcemanager.ha.enabled</name>
      <value>true</value>
  </property>
  <!-- 定义ResourceManager集群名称 -->
  <property>
      <name>yarn.resourcemanager.cluster-id</name>
      <value>yarn-cluster</value>
  </property>
  <!-- 定义ResourceManager ID（主备各一个） -->
  <property>
      <name>yarn.resourcemanager.ha.rm-ids</name>
      <value>rm1,rm2</value>
  </property>
  <!-- 配置ResourceManager RPC地址 -->
  <property>
      <name>yarn.resourcemanager.hostname.rm1</name>
      <value>node3</value> <!-- Active RM节点 -->
  </property>
  <property>
      <name>yarn.resourcemanager.hostname.rm2</name>
      <value>node4</value> <!-- Standby RM节点 -->
  </property>
  <!-- 配置ZooKeeper状态存储 -->
  <property>
      <name>yarn.resourcemanager.zk-address</name>
      <value>node1:2181,node2:2181,node3:2181</value>
  </property>
  <!-- 启用自动故障转移 -->
  <property>
      <name>yarn.resourcemanager.ha.automatic-failover.enabled</name>
      <value>true</value>
  </property>
  

2. 启动YARN并验证

• 启动ResourceManager（在node3和node4上分别启动）：

  start-yarn.sh
  

• 查看ResourceManager状态（jps命令），确认ResourceManager进程运行。
• 模拟故障：杀死node3上的ResourceManager进程，node4会自动提升为Active节点。

四、验证高可用性

1. HDFS验证

   • 访问HDFS Web UI（http://node1:9870），查看NameNode状态（Active/Standby）。
   • 模拟Active NameNode宕机，观察Standby节点是否自动切换为Active。

2. YARN验证

   • 访问YARN Web UI（http://node3:8088），查看ResourceManager状态（Active/Standby）。
   • 提交测试作业（hadoop jar hadoop-mapreduce-examples-3.3.4.jar pi 10 100），模拟Active RM宕机，观察作业是否继续执行。

五、关键注意事项

• JournalNode数量：至少3台（奇数），遵循Paxos协议保证一致性，容忍最多1台节点故障。
• ZooKeeper集群：同样需要奇数节点（3或5台），避免脑裂问题。
• 数据备份：定期备份HDFS数据目录（/usr/local/hadoop/data）和ZooKeeper数据目录（/var/lib/zookeeper）。
• 监控告警：使用Prometheus+Granafa监控集群状态，设置NameNode、ResourceManager宕机告警。

通过以上步骤，Ubuntu环境下的Hadoop集群可实现HDFS NameNode和YARN ResourceManager的高可用，确保集群在节点故障时快速恢复，保障大数据处理的连续性。