HDFS HA架构以及源码引导

2022-09-29 14:43:06 浏览数 (1)

HA体系架构

相关知识介绍

        HDFS master/slave架构,HDFS节点分为NameNode节点和DataNode节点。NameNode存有HDFS的元数据:主要由FSImage和EditLog组成。FSImage保存有文件的目录、分块ID、文件权限等,EditLog保存有对HDFS的操作记录。DataNode存放分块的数据,并采用CRC循环校验方式对本地的数据进行校验,DataNode周期性向NameNode汇报本机的信息。

        NameNode单点故障:HDFS只有一个NameNode节点,当NameNode崩溃后,整个HDFS集群随之崩溃。

 HDFS HA:为了解决NameNode的单点故障,为NameNode保存一个热备,这样namenode共有两个:Active Namenode、Standby Namenode。集群使用的时候,用的是Active Namenode,而Standby Namenode存放的是Active Namenode的热备。

        Standby NN的功能

作为Active NN的热备,当Active NN崩溃的时候,快速的切换成Active NN充当以前Secondary NN的角色:合并FSImage和EditLog,并将FSImage传回给Active NN。Standby NN周期性监控共享存储中EditLog的状态变化,当监控到变化的时候,Standby NN会读取该Log,并更新本机上的FSImage,之后再启动一个线程,将该FSImage增量更新到Active NN上。

  1. 作为Active NN的热备,当Active NN崩溃的时候,快速的切换成Active NN
  2. 充当以前Secondary NN的角色:合并FSImage和EditLog,并将FSImage传回给Active NN。Standby NN周期性监控共享存储中EditLog的状态变化,当监控到变化的时候,Standby NN会读取该Log,并更新本机上的FSImage,之后再启动一个线程,将该FSImage增量更新到Active NN上。

        存储共享:共享HDFS的操作日志Editlog,可以使用Quorum Journal Manager (QJM)或者NFS作为存储共享模块。

        脑裂:集群中有两个NN同时控制集群。当Active NN失效时,StandbyNN切换成Active NN,当原来的Active NN活过来时,集群中就有两个Active NN了,这时就有两个NN可以控制集群,这就是脑裂。

HA手动模式架构

        Active NN 和Standby NN之间通过JN共享EditLog。QJM负责向JN写EditLog。HA架构如下所示。

搭建过程参考http://blog.csdn.net/jiewuyou/article/details/21779247

        搭建好后的效果如下:

        QJM/Qurom Journal Manager的架构如图所示。QJM 采用Paxos 算法 ,大概思路是,有2N 1个节点作为JN ,当有N 1个JN更新成功时,就算更新成功。QJM是一个轻量级的共享存储,可以和DN部署在一个节点上。Quorum JornalManager运行在Active NameNode上,用于管理JournalNode,并向JN更新EditLog。

[1]   Active NN向JN中更新EditLog的时候,是并行写的,和HDFS中block的流式写是有区别的

[2]   Standby NN感知到EditLog中有更新时,会从JN中选择一个存有该更新的JN,并读取该更新

隔离(Fencing)

        隔离(Fencing)是为了防止脑裂,就是保证在任何时候HDFS只有一个Active NN,主要包括三个方面:

Ø  共享存储fencing,确保只有一个NN可以写入edits。QJM中每一个JournalNode中均有一个epochnumber,匹配epochnumber的QJM才有权限更新JN。当NN由standby状态切换成active状态时,会重新生成一个epoch number,并更新JN中的epochnumber,以至于以前的ActiveNN中的QJM中的epoch number和JN的epochnumber不匹配,故而原ActiveNN上的QJM没法往JN中写入数据(后面会介绍源码),即形成了fencing

Ø  客户端fencing,确保只有一个NN可以响应客户端的请求。

Ø  DataNodefencing,确保只有一个NN可以向DN下发命令,譬如删除块,复制块,等等。

        QJM的Fencing方案只能让原来的Active NN失去对JN的写权限,但是原来的Active NN还是可以响应客户端的请求,对DN进行读。配置dfs.ha.fencing.methods可以指定Fencing的方法。Hadoop公共库中有两种Fencing实现:sshfence、shell

        sshfence:ssh到原Active NN上,结束进程(通过tcp端口号定位进程pid,该方法比jps命令更准确)。

        shell - run an arbitraryshell command to fencethe Active NameNode,即执行一个用户事先定义的shell命令(脚本)完成隔离。

        你也可以重写org.apache.hadoop.ha.NodeFencer文件,生成自己的Fencing方法。

自动故障切换AutomaticFailover

        自动切换架构

来自:http://zh.hortonworks.com/blog/namenode-high-availability-in-hdp-2-0/

配置:http://hadoop.apache.org/docs/r2.3.0/hadoop-yarn/hadoop-yarn-site/HDFSHighAvailabilityWithQJM.html

        Automated Failover 当active namenode崩溃的时候,自动将standby namenode切换成active namenode。

        Hot Standby Namenode Standby NN维持着HDFS的元数据,可以在Failover的时候快速的进行切换。实现原理:

1)     DN向两个NN同时发送心跳汇报

2)     Standby NN会实时的读取共享存储中EditLog里面的日志

        Full Stack Resiliency 在使用Failover的时候,HDP已经证实不会影响其上作业的运行。

        ZooKeeper FailoverController (ZKFC)用于决定何时进行failover,共有两个ZKFC进程,分别运行在两个NN上。它会实时监控NN的状态,一旦Active NN不能提供服务的时候,就进行failover。

源码

Qjournal

  Qjournal包

org.apache.hadoop.hdfs.qjournal:这个包是测试JournalNode用的

MiniJournalCluster

QJMTestUtil

TestMiniJournalCluster

TestNNWithQJM

 org.apache.hadoop.hdfs.qjournal.client:客户端,提供对qjournal的相关操作

QuromJournalManager

运行在NameNode上,用来管理JNs,并向JNs更新EditLog。

QuorumOutputStream

实现接口EditLogOutputStream,用于向JN写数据

SegmentRecoveryComparator

可以比较各个JN的Log Segment,看哪个JN的质量更高,以选择同步用的Log Segment源。例如在NN切换成Active的时候,JN的Log Segment可能不一致,通过该类就可以选择Log Segment同步源,其他JN需要同步该Log Segment同步源

接口AsyncLogger

远程异步通信接口

IPCLoggerChannel

AsyncLogger的实现。通过Hadoop IPC和JN远程通信的管道

 org.apache.hadoop.hdfs.qjournal.protocol:保存有QuorumJournalManager和JournalNode之间的通信协议接口

接口QJournalProtocol

QJM、JNs之间的通信协议,该协议用于发送EditLog,以及节点间的coordinating recovery

RequestInfo

请求信息

JournalOutOfSyncException

JournalNotFormattedException

Exception indicating that a call has been made to a JournalNode which is not yet formatted.

org.apache.hadoop.hdfs.qjournal.protocolPB

org.apache.hadoop.hdfs.qjournal.server:保存有qjournal相关服务

GetJournalEditServlet

This servlet is used in two cases: ·         The QuorumJournalManager, when reading edits, fetches the edit streams from the journal nodes. ·         During edits synchronization, one journal node will fetch edits from another journal node.

JNStorage

JN数据存储的实现

Journal

JN可以和不同的集群通信,这是通过Journal实现的。尽管这些Journal是完全独立的,但他们运行在一个JVM里面的

JournalMetrics

The server-side metrics for a journal from the JournalNode's perspective.

JournalNode

The JournalNode is a daemon which allows namenodes using the QuorumJournalManager to log and retrieve edits stored remotely. It is a thin wrapper around a local edit log directory with the addition of facilities to participate in the quorum protocol.

JournalNodeHttpServer

封装有HTTP服务,由Journal服务启动

JournalNodeRpcServer

JN上的RPC实现类

RPC

        上面在代码中提到了RPC,QJM的RPC主要就一个协议类:QuorumJournalManager与多个JournalNode通信的协议QJournalProtocol。那么RPC的通信双方的实体类分别是哪个呢?客户端(QuorumJournalManager)是QJournalProtocolTranslatorPB;服务器端(JournalNode)是JournalNodeRpcServer。

org.apache.hadoop.ha

org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha

过程分析

ActiveNN启动过程

        NN进入Active NN时,会执行ActiveState.enterState(),调用过程如下,后面的一系列过程可以参考StandbyNN切换成Active的过程

NameNode(Configuration conf, NamenodeRole role)       ActiveState.enterState()             NameNode.startActiveServices()                   FSNamesystem.startActiveServices()

EditLog格式化

        Actice NN 上的FSImage初始化完成后,需要格式化EditLog。

FSNamesystem. loadFSImage()       FSImage.format()             FSEditLog. formatNonFileJournals ()                   QuorumJournalManager.format(NamespaceInfo nsInfo)

        相对于Paxos 算法,format操作是比较特殊的,要求所有的JN返回都成功时才行,因为它相当于是做了个初始化的工作。而在后面更新数据的过程中,只要大多数success response就认为这次写成功了。

Automatic Failover过程

        共两个ZKFC,分别运行在两个NN上,同时ZookeeprService维持有Active NN的锁。Active NN上的ZKFC会监控该NN的状态并管理HA状态,一旦Actice NN失效的时候,ZKFC会从Zookeeper Service上释放Active NN锁。

        Standby NN上的ZKFC也会监控该NN的状态,并尝试从Zookeeper Service上获取Active NN的锁。当Active NN失去该锁的时候,StandbyNN上的ZKFC会接管该锁,并将        Standby NN的状态切换成Active NN。

相关源码

package org.apache.hadoop.ha HealthMonitor.java ZKFailoverController.java 接口ZKFCProtocol.java ZKFCRpcServer.java

1.监控NN状态

调用过程:

ZKFailoverCtroller.run()       ZKFailoverCtroller. doRun()             ZKFailoverController.initHM()                   HealthMonitor.start();                         MonitorDaemon.start()                               MonitorDaemon.run();

        分析MonitorDaemon.run()

代码语言:javascript复制
public void run() {
  while (shouldRun) {
    try {
      //等待HAServiceProtocol可用
      loopUntilConnected();
      //监控服务状态,并进行相应处理
      doHealthChecks();
    } catch (InterruptedException ie) {
      Preconditions.checkState(!shouldRun,
          "Interrupted but still supposed to run");
    }
  }
}

        doHealthChecks()经过一系列的调用后,会调用NameNode.monitorHealth(),用于监控NameNode可用状态。当NN没有资源可用时,抛出异常。

2. 监控到服务不可用时

        上面提到,当服务不可用的时候,会抛出异常。

        监测到异常State.SERVICE_UNHEALTHY时

HealthMonitor.doHealthChecks()       enterState(State.SERVICE_UNHEALTHY);

        监测到异常 State.SERVICE_NOT_RESPONDING)时

HealthMonitor.doHealthChecks()       enterState(State. SERVICE_HEALTHY);

        在enterState()里面,会经过一系列回调函数

HealthMonitor.enterState()       HealthCallbacks. enteredState();             ZKFailoverController.recheckElectability()             ActiveStandbyElector. quitElection(true);                         ActiveStandbyElector. tryDeleteOwnBreadCrumbNode()

        之后,Active NN上的ZKFC会失去ZookeeperService上的Active NN锁。而Standby NN上的ZKFC一直在尝试获取该锁,此时,Standby NN上的ZKFC就获得了该锁,当Standby NN上的ZKFC获取Active NN锁的时候,会将NN切换成Actice。

Standby切换成Actice过程

参考:http://yanbohappy.sinaapp.com/?p=205

        函数调用过程

NameNode.setStateInternal(final HAContext context, final HAState s)//状态转换       ActiveState. enterState()

        接下来就该看看一个StandbyNN由Standby变成Active时,需要执行哪些操作:

1)        fencing原来Active NN的写。

2)        recover in-progress logs。原来Active NN写EditLog过程中发生了主从切换,那么处在不同JournalNode上的EditLog的数据可能不一致,需要把不同JournalNode上的EditLog同步一致,并且finalized。(这个过程类似于HDFS append中的recover lease的过程)

3)        startLogSegment。让切换成Active的NN拥有写日志功能。

1. fencing原来Active NN的写

        基于QJM的HA不需要处理fencing问题。这是怎么做到的呢?解决这个问题靠的是epoch number,这个和Paxos算法中选主(master election)所做的工作类似。QJM和JN均保存有一个唯一的epoch number,只有拥有这个epoch number的NameNode才可以往Journal Node写数据。系统初始化、或者Standby NameNode切换成Active Namenode时,都会执行QourumJournalManager.recoverUnfinalizedSegments()。在生成新的epochnumber后QourumJournalManager会通过RPC将该epochnumber发送给各个JournalNode。

        一系列的“擦屁股”的操作结束之后,当原来的Active NameNode想写日志时,因为epoch number没法匹配journal node的epoch number,这样写操作被拒绝。

        当Active 和Standby NN 发生主从切换时,原来的StandbyNN需要执行:

NameNode.setStateInternal(final HAContext context, final HAState s)//状态转换       ActiveState. enterState()             NameNode.startActiveServices()                   FSNamesystem.startActiveServices()                         FSEditLog.recoverUnclosedStreams()                               JournalSet.recoverUnfinalizedSegments()                                     QourumJournalManager.recoverUnfinalizedSegment()

        这个过程说白了就是给原来的ActiveNN擦屁股,也可以算作是Standby要接管qjournal写权利的开始。这里面就出现了我们所说的brain-split的问题,Standby NN怎么保证原来的Active NN已经不再往qjournal上写数据了。看看QourumJournalManager.recoverUnfinalizedSegment()的实现过程:

代码语言:javascript复制
// Fence any previous writers, and obtain a unique epoch number for write-access to the journal nodes.Returns:the new, unique epoch number
public void recoverUnfinalizedSegments() throws IOException {
    Preconditions.checkState(!isActiveWriter, "already active writer");
    LOG.info("Starting recovery process for unclosed journal segments...");
    //这句话解决了brain-split问题,也就是fencing writer
    Map<AsyncLogger, NewEpochResponseProto> resps = createNewUniqueEpoch();
    LOG.info("Successfully started new epoch "   loggers.getEpoch());
    if (LOG.isDebugEnabled()) {
      LOG.debug("newEpoch("   loggers.getEpoch()   ") responses:n"  
        QuorumCall.mapToString(resps));
    }
    //找出最后一块edit log segment,因为只有最后一块有可能是不完整的。
    long mostRecentSegmentTxId = Long.MIN_VALUE;
    for (NewEpochResponseProto r : resps.values()) {
      if (r.hasLastSegmentTxId()) {
        mostRecentSegmentTxId = Math.max(mostRecentSegmentTxId,
            r.getLastSegmentTxId());
      }
    }
    // On a completely fresh system, none of the journals have any
    // segments, so there's nothing to recover.
    if (mostRecentSegmentTxId != Long.MIN_VALUE) {
      //把不完整的log segment恢复完整
      recoverUnclosedSegment(mostRecentSegmentTxId);
    }
    isActiveWriter = true;
  }

        Epoch解决了我们所说的问题,StandbyNN向每个JournalNode发送getJournalState RPC请求,JN返回自己的lastPromisedEpoch。QuorumJournalManager收到大多数JN返回的lastPromisedEpoch,在其中选择最大的一个,然后加1作为当前QJM的epoch,同时通过发送newEpoch RPC把这个新的epoch写到qjournal上。因为在这之后每次QuorumJournalManager在向qjournal执行写相关操作(startLogSegment(),logEdits(), finalizedLogSegment()等)的时候,都要把自己的epoch作为参数传递过去,写相关操作到达每个JournalNode端会比较如果传过来的epoch如果小于JournalNode端存储的lastPromisedEpoch,那么这次写相关操作会被拒绝。如果大多数JournalNode都拒绝了这次写相关操作,这次操作就失败了。回到我们目前的逻辑中,在主从切换时,原来的Standby NN把epoch 1了之后,原来的Active NN的epoch就肯定比这个小了,那么如果它再向qjournal写日志就会被拒绝。因为qjournal不接收比lastPromisedEpoch小的QJM写日志。

        看看JN收到newEpoch RPC之后怎么办:JN检查来自QJM的这个epoch和自己存储的lastPromisedEpoch:如果来自writer的epoch小于lastPromisedEpoch,那么说明不允许这个writer向JNs写数据了,抛出异常,writer端收到异常response,那么达不到大多数的successresponse,就不会有写qjournal的权限了。(其实这个过程就是Paxos算法里面选主的过程)。

2. recover in-progress logs

        接着上面的代码,Standby已经通过createNewUniqueEpoch()来fencing原来的Active,这个RPC请求除了会返回epoch,还会返回最后一个logsegment的txid。因为只有最后一个log segment可能需要恢复。这个recover算法就是Paxos算法的一个实例(instance),目的是使得分布在不同JN上的log segment的数据达成一致。

        接下来就开始recoverUnclosedSegment()恢复算法。

代码语言:javascript复制
private void recoverUnclosedSegment(long segmentTxId) throws IOException {
    Preconditions.checkArgument(segmentTxId > 0);
    LOG.info("Beginning recovery of unclosed segment starting at txid "  
        segmentTxId);
    // Step 1. Prepare recovery
    //QJM向JNs问segmentTxId对应的segment的长度和finalized/in-progress状况;JNs返回这些信息。(对应Paxos算法的Phase 1a和Phase 1b)
    QuorumCall<AsyncLogger,PrepareRecoveryResponseProto> prepare =
        loggers.prepareRecovery(segmentTxId);
    Map<AsyncLogger, PrepareRecoveryResponseProto> prepareResponses=
        loggers.waitForWriteQuorum(prepare, prepareRecoveryTimeoutMs,
            "prepareRecovery("   segmentTxId   ")");
    LOG.info("Recovery prepare phase complete. Responses:n"  
        QuorumCall.mapToString(prepareResponses));
    //在每个JN的返回信息中通过SegmentRecoveryComparator比较,选择其中最好的一个log segment作为后面同步log的标准。
    //如何选择更好的Log segment后面有详细解释。
    Entry<AsyncLogger, PrepareRecoveryResponseProto> bestEntry = Collections.max(
        prepareResponses.entrySet(), SegmentRecoveryComparator.INSTANCE);
    AsyncLogger bestLogger = bestEntry.getKey();
    PrepareRecoveryResponseProto bestResponse = bestEntry.getValue();
    // Log the above decision, check invariants.
    if (bestResponse.hasAcceptedInEpoch()) {
      LOG.info("Using already-accepted recovery for segment "  
          "starting at txid "   segmentTxId   ": "  
          bestEntry);
    } else if (bestResponse.hasSegmentState()) {
      LOG.info("Using longest log: "   bestEntry);
    } else {
      //prepareRecovery RPC没有返回任何指定txid的segment,原因可能如下:
      //有3个JNs: JN1,JN2,JN3。原来的Active NN 在JN1上开始写segment 101,
      //然后原来Active NN挂了,主从切换,此时segment 101在JN2和JN3上并不存在,
      //newEpoch RPC,因为我们看到了JN1上的segment 101,所以决定recover的是segment 101
      //在prepareRecovery之前,JN1挂了,那么prepareRecovery RPC只能发向JN2和JN3了,RPC返回的结果是没有segment 101
      //这种情况下是不需要recover的,因为segment 101并没有写成功(没有达到大多数)
      for (PrepareRecoveryResponseProto resp : prepareResponses.values()) {
        assert !resp.hasSegmentState() :
          "One of the loggers had a response, but no best logger "  
          "was found.";
      }
      LOG.info("None of the responders had a log to recover: "  
          QuorumCall.mapToString(prepareResponses));
      return;
    }
 
    SegmentStateProto logToSync = bestResponse.getSegmentState();
    assert segmentTxId == logToSync.getStartTxId();
 
    // Sanity check: none of the loggers should be aware of a higher
    // txid than the txid we intend to truncate to
    for (Map.Entry<AsyncLogger, PrepareRecoveryResponseProto> e :
         prepareResponses.entrySet()) {
      AsyncLogger logger = e.getKey();
      PrepareRecoveryResponseProto resp = e.getValue();
 
      if (resp.hasLastCommittedTxId() &&
          resp.getLastCommittedTxId() > logToSync.getEndTxId()) {
        throw new AssertionError("Decided to synchronize log to "   logToSync  
            " but logger "   logger   " had seen txid "  
            resp.getLastCommittedTxId()   " committed");
      }
    }
    //同步log的数据源JN找到后,构造URL用于其他JN读取EditLog(JN端有HTTP server通过servlet形式提供HTTP读)
    URL syncFromUrl = bestLogger.buildURLToFetchLogs(segmentTxId);
    //向JNs发送acceptRecovery RPC请求(对应Paxos算法的Phase 2a)
    //JN收到这个acceptRecovery RPC之后,使自己的log与syncFromUrl同步,并持久化这个logsegment和epoch
    //如果收到大多数的JNs的success response,那么这个同步操作成功。(对应Paxos算法的Phase 2b)
    QuorumCall<AsyncLogger,Void> accept = loggers.acceptRecovery(logToSync, syncFromUrl);
    loggers.waitForWriteQuorum(accept, acceptRecoveryTimeoutMs,
        "acceptRecovery("   TextFormat.shortDebugString(logToSync)   ")");
    // If one of the loggers above missed the synchronization step above, but
    // we send a finalize() here, that's OK. It validates the log before
    // finalizing. Hence, even if it is not "in sync", it won't incorrectly
    // finalize.
    //EditLog既然已经同步完了,那么就应该正常finalized了。
    QuorumCall<AsyncLogger, Void> finalize =
        loggers.finalizeLogSegment(logToSync.getStartTxId(), logToSync.getEndTxId());
    loggers.waitForWriteQuorum(finalize, finalizeSegmentTimeoutMs,
        String.format("finalizeLogSegment(%s-%s)",
            logToSync.getStartTxId(),
            logToSync.getEndTxId()));
  }

        代码中留给我们一个问题,就是什么样的log segment是更好的,在recover的过程中被选为同步源呢。详细的设计可以参考Todd写的<<Quorum-Journal Design>> https://issues.apache.org/jira/secure/attachment/12547598/qjournal-design.pdf 的2.9和2.10。在代码中的实现是SegmentRecoveryComparator类。

        简单描述下原理就是:有finalized的不用in-progress的;如果有多个finalized必须length一致;没有finalized的看谁的epoch更大;如果前面的都一样就看谁的最后一个txid更大。

        在<<Quorum-Journal Design>>中有具体的例子。我看完这块之后感觉和HDFS append的block recover过程中选择同步源的思路有异曲同工之妙。

        经历了上面的QourumJournalManager.recoverUnfinalizedSegment()过程,不完整的logsegment都是完整的了,接下来就是调用EditLogTailer.doTailEdits(),原来Standby NN先去和原来ActiveNN同步EditLog,然后把EditLog执行,这时两台NN内存数据才真正一致。这里会调用QuorumJournalManager.selectInputStreams()从JNs中读取 EditLog。而且目前HDFS中只有finalizededit log才能被Standby NN读取并执行。在Standby NN从JNs读取EditLog时,首先向所有的JN节点发送getEditLogManifest() RPC去读取大于某一txid并且已经finalizededit log segment,收到大多数返回success,则把这些log segment整合成一个RedundantEditLogInputStream,然后Standby NN只要向其中的一台JN读取数据就行了。

        至此原来的Standby NN所做的擦屁股的工作就结束了,那么它就正式变成了Active NN,接下来就是正常的记录日志的工作了。

3. startLogSegment

        也是初始化QuorumOutputStream的过程。

NameNode.startActiveServices()       FSNamesystem.startActiveServices()             FSEditLog.openForWrite()                   FSEditLog.startLogSegmentAndWriteHeaderTxn()                         FSEditLog.startLogSegment()                               JournalSet.startLogSegment()//返回值是QuorumOutputStream                                     JournalSet.startLogSegment()                                           QuorumJournalManager.startLogSegment()

        QJM向JNs发送startLogSegmentRPC调用,如果收到多数success response则成功,用这个AsynaLogSet构造QuorumOutputStream用于写log。

Active NN更新EditLog过程

1.  初始化QuorumOutputStream

        在ActiveState.enterState()阶段已经完成,参考3.4.3

2.  更新EditLog

        通过下面的调用把Log写到QuorumOutputStream的doublebuffer里面。由QuorumOutputStream实现更新。

org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.FSEditLog.logEdit()       org.apache.hadoop.hdfs.qjournal.client.QuorumOutputStream.write()

3. 同步Log

FSEditLog.logEdit()       FSEditLog.logSync()             EditLogOutputStream.flush()                   QuorumOutputStream.flushAndSync()

        flushAndSync()通过AsyncLoggerSet.sendEdits()调用Journal RPC把对应的日志写到JNs,同样是大多数successresponse即认为成功。如果大多数返回失败的话,这次logSync操作失败,那么NameNode会abort,因为没法正常写日志了。

client选择ActiceNN

实现类 org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider

功能 帮助Client选择哪个节点是主节点

说明 A FailoverProxyProvider implementation which allows one to configuretwo URIs to connect to during fail-over. The first configured address is triedfirst, and on a fail-over event the other address is tried.

算法1. getActiveNN()

输入:nn1、nn2。 输出:ActiveNN 开始: 1.      ActiveNN=null 2.      IF isConnective(nn1) andisActive(nn1)THEN 3.               ActiveNN=nn1 4.      ELSE 5.               IF  isConnective(nn2) andisActive(nn2)THEN 6.                        ActiveNN=nn2 7.               END IF 8.      END ELSE 9.      END IF 结束

配置:

<property>       <name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>       <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value> </property>

Standby NN启动时同步Active NN元数据的过程

        Active NN启动后,Standby NN可以通过这两个脚本启动

bin/hdfs namenode -bootstrapStandby sbin/hadoop-daemon.sh start namenode

        第一个脚本用于初始化StandbyNN,其功能如下:

[1]   和nn1通信,获取namespace metadata和checkpointedfsimage;

[2]   从JN中获取EditLog

但是脚本会在下列情况下失效:JN没有初始化成功,不能提供EditLog。

        相关的实现类:

org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.BootstrapStandby

        调用过程

NameNode. createNameNode()       BootstrapStandby.run(toolArgs, conf)             ToolRunner.run(BootstrapStandby, argv);                   BootstrapStandby.run()                         BootstrapStandby .doRun()//该函数负责bootstrapStandby过程                               TransferFsImage.downloadImageToStorage();//下载FSImage

注意:FSImage中封装了EditLog,HA中EditLog的存储空间在JN中。

Standby NN更新

实现类:org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.StandbyCheckpointer

说明:Threadwhich runs inside the NN when it's in Standby state, periodically waking up totake a checkpoint of the namespace. When it takes a checkpoint, it saves it toits local storage and then uploads it to the remote NameNode.

该类里面封装了线程CheckpointerThread

CheckpointerThread.run()       CheckpointerThread.doWork()             CheckpointerThread.doCheckpoint()//检测是否需要进行更新

        当检测到更新的时候,会将EditLog更新下载到本地同时进行合并成FSImage,并将最新的FSImage增量更新到Active NN上。

CheckpointerThread.doCheckpoint()//检测是否需要进行更新 TransferFsImage.uploadImageFromStorage( )             activeNNAddress, myNNAddress,namesystem.getFSImage().getStorage(), txid);

参考资料

[1]  HDFS High Availability Using the Quorum JournalManager

[2]  HDFS 体系结构

[3]  Hadoop 2.0 NameNode HA和Federation实践

[4]  基于QJM/Qurom Journal Manager/Paxos的HDFS HA原理及代码分析

[5]  Hadoop 2.0中单点故障解决方案总结

[6]  Paxos算法

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