HBase 的 HA (高可用性)
http://www.importnew.com/3020.html
http://www.linuxidc.com/Linux/2014-01/95794.htm
1、概述
至于HMaster,HBase自身是不存在单点故障的。HBase使用ZooKeerper作为中央控制服务。ZooKeeper用于三台以上的服务器集群之中,只要还有超过半数的服务器在线,ZooKeeper就能够正常提供服务。
HBase将活动主节点、域根节点服务器(root region server)地址以及其它重要的运行数据存放于ZooKeeper。因此,我们就可以在其它机器上开启两个或多个HMaster守护进程,其中第一个启动的HMaster作为HBase机器的活动主节点。
不过,HDFS的NameNode可能引起集群的单点故障。NameNode保存了HDFS全部文件系统的镜像在自己的本地存储之中。一旦NameNode异常,HDFS就无法使用了,导致HBase也无法使用。HDFS当中还有一个Secondary NameNode,它并不是一个备份NameNode,只是提供了一个NameNode的时间点保存镜像(checkpoint)。所以HBase集群的高可用性,实际上就是保持NameNode的高可用性。
2、NameNode配置
Hadoop中的NameNode好比是人的心脏,非常重要,绝对不可以停止工作。在hadoop1时代,只有一个NameNode。如果该NameNode数据丢失或者不能工作,那么整个集群就不能恢复了。这是hadoop1中的单点问题,也是hadoop1不可靠的表现,如图1所示。hadoop2就解决了这个问题。
hadoop2.2.0中HDFS的高可靠指的是可以同时启动2个NameNode。其中一个处于工作状态,另一个处于随时待命状态。这样,当一个NameNode所在的服务器宕机时,可以在数据不丢失的情况下,手工或者自动切换到另一个NameNode提供服务。
这些NameNode之间通过共享数据,保证数据的状态一致。多个NameNode之间共享数据,可以通过Nnetwork File System或者Quorum Journal Node。前者是通过linux共享的文件系统,属于操作系统的配置;后者是hadoop自身的东西,属于软件的配置。
我们这里讲述使用Quorum Journal Node的配置方式,方式是手工切换。
集群启动时,可以同时启动2个NameNode。这些NameNode只有一个是active的,另一个属于standby状态。active状态意味着提供服务,standby状态意味着处于休眠状态,只进行数据同步,时刻准备着提供服务,如图2所示。
架构
在一个典型的HA集群中,每个NameNode是一台独立的服务器。在任一时刻,只有一个NameNode处于active状态,另一个处于standby状态。其中,active状态的NameNode负责所有的客户端操作,standby状态的NameNode处于从属地位,维护着数据状态,随时准备切换。
两个NameNode为了数据同步,会通过一组称作JournalNodes的独立进程进行相互通信。当active状态的NameNode的命名空间有任何修改时,会告知大部分的JournalNodes进程。standby状态的NameNode有能力读取JNs中的变更信息,并且一直监控edit log的变化,把变化应用于自己的命名空间。standby可以确保在集群出错时,命名空间状态已经完全同步了,如图3所示。
图3
为了确保快速切换,standby状态的NameNode有必要知道集群中所有数据块的位置。为了做到这点,所有的datanodes必须配置两个NameNode的地址,发送数据块位置信息和心跳给他们两个。
对于HA集群而言,确保同一时刻只有一个NameNode处于active状态是至关重要的。否则,两个NameNode的数据状态就会产生分歧,可能丢失数据,或者产生错误的结果。为了保证这点,JNs必须确保同一时刻只有一个NameNode可以向自己写数据。
硬件资源
为了部署HA集群,应该准备以下事情:
* NameNode服务器:运行NameNode的服务器应该有相同的硬件配置。
* JournalNode服务器:运行的JournalNode进程非常轻量,可以部署在其他的服务器上。注意:必须允许至少3个节点。当然可以运行更多,但是必须是奇数个,如3、5、7、9个等等。当运行N个节点时,系统可以容忍至少(N-1)/2个节点失败而不影响正常运行。
在HA集群中,standby状态的NameNode可以完成checkpoint操作,因此没必要配置Secondary NameNode、CheckpointNode、BackupNode。如果真的配置了,还会报错。
配置
HA集群需要使用nameservice ID区分一个HDFS集群。另外,HA中还要使用一个词,叫做NameNode ID。同一个集群中的不同NameNode,使用不同的NameNode ID区分。为了支持所有NameNode使用相同的配置文件,因此在配置参数中,需要把“nameservice ID”作为NameNode ID的前缀。
HA配置内容是在文件hdfs-site.xml中的。下面介绍关键配置项。
dfs.nameservices 命名空间的逻辑名称。如果使用HDFS Federation,可以配置多个命名空间的名称,使用逗号分开即可。
<property>
<name>dfs.nameservices</name>
<value>mycluster</value>
</property>
dfs.ha.namenodes.[nameservice ID] 命名空间中所有NameNode的唯一标示名称。可以配置多个,使用逗号分隔。该名称是可以让DataNode知道每个集群的所有NameNode。当前,每个集群最多只能配置两个NameNode。
<property>
<name>dfs.ha.namenodes.mycluster</name>
<value>nn1,nn2</value>
</property>
dfs.namenode.rpc-address.[nameservice ID].[name node ID] 每个namenode监听的RPC地址。如下所示
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn1</name>
<value>machine1.example.com:8020</value>
</property>
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.mycluster.nn2</name>
<value>machine2.example.com:8020</value>
</property>
dfs.namenode.http-address.[nameservice ID].[name node ID] 每个namenode监听的http地址。如下所示
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn1</name>
<value>machine1.example.com:50070</value>
</property>
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.mycluster.nn2</name>
<value>machine2.example.com:50070</value>
</property>
如果启用了安全策略,也应该对每个namenode配置htts-address信息,与此类似。
dfs.namenode.shared.edits.dir 这是NameNode读写JNs组的uri。通过这个uri,NameNodes可以读写edit log内容。URI的格式"qjournal://host1:port1;host2:port2;host3:port3/journalId"。这里的host1、host2、host3指的是Journal Node的地址,这里必须是奇数个,至少3个;其中journalId是集群的唯一标识符,对于多个联邦命名空间,也使用同一个journalId。配置如下
<property>
<name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
<value>qjournal://node1.example.com:8485;node2.example.com:8485;node3.example.com:8485/mycluster</value>
</property>
dfs.client.failover.proxy.provider.[nameservice ID] 这里配置HDFS客户端连接到Active NameNode的一个java类。
<property>
<name>dfs.client.failover.proxy.provider.mycluster</name>
<value>org.apache.Hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>
</property>
dfs.ha.fencing.methods 配置active namenode出错时的处理类。当active namenode出错时,一般需要关闭该进程。处理方式可以是ssh也可以是shell。
如果使用ssh,配置如下
<property>
<name>dfs.ha.fencing.methods</name>
<value>sshfence</value>
</property>
<property>
<name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
<value>/home/exampleuser/.ssh/id_rsa</value>
</property>
这种方法配置简单,推荐使用。
fs.defaultFS 客户端连接HDFS时,默认的路径前缀。如果前面配置了nameservice ID的值是mycluster,那么这里可以配置为授权信息的一部分。
可以在core-site.xml中配置如下
<property>
<name>fs.defaultFS</name>
<value>hdfs://mycluster</value>
</property>
dfs.journalnode.edits.dir 这是JournalNode进程保持逻辑状态的路径。这是在linux服务器文件的绝对路径。
配置如下
<property>
<name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
<value>/path/to/journal/node/local/data</value>
</property>
部署
以上配置完成后,就可以启动JournalNode进程了。在各个JournalNode机器上执行命令“Hadoop-daemon.sh journalnode”。
如果是一个新的HDFS集群,还要首先执行格式化命令“hdfs namenode -format”,紧接着启动本NameNode进程。
如果存在一个已经格式化过的NameNode,并且已经启动了。那么应该把该NameNode的数据同步到另一个没有格式化的NameNode。在未格式化过的NameNode上执行命令“hdfs namenode -bootstrapStandby”。
如果是把一个非HA集群转成HA集群,应该运行命令“hdfs –initializeSharedEdits”,这会初始化JournalNode中的数据。
做了这些事情后,就可以启动两个NameNode了。启动成功后,通过web页面观察两个NameNode的状态,都是standby。
下面执行命令“hdfs haadmin -failover --forcefence serviceId serviceId2”。就会把NameNode的状态进行安全的切换。其中后面一个会变为active状态。这时候再通过web页面观察就能看到正确结果了。
管理员命令
执行命令“hdfs haadmin”,会显示子命令列表,如下
Usage: DFSHAAdmin [-ns <nameserviceId>]
[-transitionToActive <serviceId>]
[-transitionToStandby <serviceId>]
[-failover [--forcefence] [--forceactive] <serviceId> <serviceId>]
[-getServiceState <serviceId>]
[-checkHealth <serviceId>]
[-help <command>]
如果要查看具体用法,使用“hdfs haadmin -help <command>”。其中,
transitionToActive和transitionToStandby是用于在不同状态之间切换的。这些命令没有任何防护错误,很少使用。
failover 初始化一个故障恢复。该命令会从一个失效的NameNode切换到另一个上面。
getServiceState 获取当前NameNode的状态。
checkHealth 检查NameNode的状态。正常就返回0,否则返回非0值。
以下是我的详细安装过程描述:
1.确定集群结构
我这里采用 5台虚拟机,内存是512MB,硬盘是20GB,以下是我对这5台机器的角色分配。
ip地址 | 主机名 | NameNode | JournalNode | DataNode |
192.168.80.100 | hadoop100 | 是 | 是 | 否 |
192.168.80.101 | hadoop101 | 是 | 是 | 否 |
192.168.80.102 | hadoop102 | 否 | 是 | 是 |
192.168.80.103 | hadoop103 | 否 | 否 | 是 |
192.168.80.104 | hadoop104 | 否 | 否 | 是 |
2.设置linux、安装jdk
首先在VMWare中安装一台虚拟机,设置ssh免密码登录、设置静态ip为192.168.80.100、设置主机名为hadoop100、编辑/etc/hosts文件、安装jdk等,这些内容参考作者前面的文章。不再累述。
然后修改hadoop的配置文件,下面重点描述。
2.1 编辑文件$HADOOP_HOME/etc/hadoop/hadoop-env.sh,修改一行内容如下
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk
把这里的JAVA_HOME前面的#去掉,把值改为自己安装的jdk路径;
2.2 编辑文件$HADOOP_HOME/etc/hadoop/core-site.xml,修改内容如下所示
<configuration>
<property>
<name>hadoop.tmp.dir</name>
<value>/usr/local/hadoop/tmp</value>
</property>
<property>
<name>fs.default.name</name>
<value>hdfs://hadoop100:9000</value>
</property>
<property>
<name>ha.zookeeper.quorum</name>
<value>hadoop1:2181,hadoop2:2181,hadoop3:2181</value>
</property>
</configuration>
以上配置中,name是hadoop.tmp.dir的值表示hadoop存放数据的目录,即包括NameNode的数据,也包括DataNode的数据。该路径任意指定,只要实际存在该文件夹即可。
name是fs.defaultFS的值表示hdfs路径的逻辑名称。因为我们会启动2个NameNode,每个NameNode的位置不一样,那么切换后,用户也要修改代码,很麻烦,因此使用一个逻辑路径,用户就可以不必担心NameNode切换带来的路径不一致问题了。
2.3 编辑文件$HADOOP_HOME/etc/hadoop/hdfs-site.xml,修改内容如下所示
<configuration>
<property>
<name>dfs.replication</name>
<value>2</value>
</property>
<property>
<name>dfs.nameservices</name>
<value>cluster1</value>
</property>
<property>
<name>dfs.ha.namenodes.cluster1</name>
<value>hadoop100,hadoop101</value>
</property>
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.cluster1.hadoop100</name>
<value>hadoop100:9000</value>
</property>
<property>
<name>dfs.namenode.rpc-address.cluster1.hadoop101</name>
<value>hadoop101:9000</value>
</property>
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.cluster1.hadoop100</name>
<value>hadoop100:50070</value>
</property>
<property>
<name>dfs.namenode.http-address.cluster1.hadoop101</name>
<value>hadoop101:50070</value>
</property>
<property>
<name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>
<value>qjournal://hadoop100:8485;hadoop101:8485;hadoop102:84
85/cluster1</value>
</property>
<property>
<name>dfs.client.failover.proxy.provider.cluster1</name>
<value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredF
ailoverProxyProvider</value>
</property>
<property>
<name>dfs.ha.fencing.methods</name>
<value>sshfence</value>
</property>
<property>
<name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>
<value>/root/.ssh/id_rsa</value>
</property>
<property>
<name>dfs.journalnode.edits.dir</name>
<value>/usr/local/hadoop/tmp/journal</value>
</property>
<property>
<name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>
<value>true</value>
</property>
</configuration>
以上配置信息在前面的描述中已经做了解释。
2.4 编辑文件$HADOOP_HOME/etc/hadoop/slaves,修改内容如下所示
hadoop102
hadoop103
hadoop104
表示以上三个节点作为DataNode节点。
3.使用虚拟机再复制出4个虚拟机。把ip和主机名修改一下,同时修改/etc/hosts文件。在这里要确保5个节点之间互相都可以使用ssh免密码登录。
4.执行命令启动集群
以下命令严格注意执行顺序,不能颠倒!
4.1 启动JournalNode集群
在hadoop100、hadoop101、hadoop102上,执行命令 hadoop-daemon.sh start journalnode
格式化failovercontroler: bin/hdfs zkfc -formatZK
4.2 格式化一个NameNode
在hadoop100执行命令 hdfs namenode –format
4.3 启动一个NameNode
在hadoop100执行命令 hadoop-daemon.sh start namenode
4.4 格式化另一个NameNode
在hadoop101执行命令 hdfs namenode -bootstrapStandby
运行 start-dfs.sh 启动所有进程。
4.6 转换active
在hadoop100执行命令 hdfs haadmin -transitionToActive hadoop100
再使用浏览器访问 http://hadoop100:50070 和 http://hadoop101:50070,会发现hadoop100节点变为active,hadoop101还是standby。
3、HBase配置
(1)、将Hadoop的core-site.xml、hdfs-site.xml 复制到HBase的conf目录下
(2)、修改 backup-masters 文件, 添加备份HMaster机器名