NN与2NN工作机制
思考:NameNode中的元数据是存储在哪里的?
- 假设存储在NameNode节点的硬盘中,因为经常需要随机访问和响应客户请求,必然效率太低,所以是存储在内存中的
- 但是,如果存储在内存中,一旦断电,元数据丢失,整个集群便无法工作,因此会在硬盘中产生备份元数据的Fsimage
- 但是这样又会有新的问题出现,当内存中的元数据更新时,需要同时更新Fsimage,否则会发生一致性的问题;
- 但要更新的话,又会导致效率过低
- 因此,又引入了Edits文件,用来记录客户端更新元数据的每一步操作(只进行追加操作,效率很高),每当元数据有更新时,就把更新的操作记录到Edits中,Edits也存放在硬盘中
- 这样,一旦NameNode节点断电,可以通过Fsimage和Edits合并,生成最新的元数据
- 如果长时间一直添加操作数据到Edits,会导致文件数据过大,效率降低,而一旦断电会造成恢复时间过长,因此需要对Fsimage与Edits定期合并
- 而如果这些操作都交给NameNode节点完成,则又会造成效率降低
- 因此引入了一个辅助NameNode的新的节点SecondaryNameNode,专门用于Fsimage和Edits的合并
NN与2NN工作机制
第一阶段:NameNode启动
- 第一次启动NameNode格式化之后,创建Fsimage,Edits文件实在启动NameNode时生成的;如果不是第一次创建,会直接加载Edits和Fsimage到内存,在HDFS启动时会有一次Edits和Fsimage的合并操作,此时NameNode内存就持有最新的元数据信息
- 客户端对元数据发送增删改(不记录查询操作,因为查询不改变元数据)的请求
- NameNode会首先记录操作日志,,更新滚动日志
- NameNode在内存中对元数据进行增删改操作
第二阶段:SecondaryNameNode工作
- SecondaryNameNode定期询问NameNode是否需要CheckPoint,直接带回NameNode是否检查的结果
- 当CheckPoint定时时间到了或者Edits中的数据满了,SecondaryNameNode请求执行CheckPoint
- NameNode滚动正在写的Edits,并生成新的空的edits.inprogress_002,滚动的目的是给Edits打个标记,以后所有更新操作都写入edits.inprogress_002中
- 原来的Fsimage和Edits文件会拷贝到SecondaryNameNode节点,SecondaryNameNode会将它们加载到内存合并,生成新的镜像文件fsimage.chkpoint
- 然后将新的镜像文件fsimage.chkpoint拷贝给NameNode,重命名为Fsimage,替换原来的镜像文件
- 因此,最后当NameNode启动时,只需要加载之前未合并的Edits和Fsimage即可更新到最新的元数据信息
Fsimage与Edits解析
- NameNode在格式化之后,将在
/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/current/
目录下产生如下文件:
-rw-rw-r--. 1 kocdaniel kocdaniel 945 9月 25 20:27 fsimage_0000000000000000000
-rw-rw-r--. 1 kocdaniel kocdaniel 62 9月 25 20:27 fsimage_0000000000000000000.md5
-rw-rw-r--. 1 kocdaniel kocdaniel 4 9月 25 20:27 seen_txid
-rw-rw-r--. 1 kocdaniel kocdaniel 205 9月 25 10:25 VERSION
- fsimage:HDFS文件系统元数据的一个永久性的检查点,其中包含HDFS文件系统的所有目录和文件inode的序列化信息
- Edits(启动NameNode时生成):存放HDFS文件系统所有更新操作,文件系统客户端执行的写操作首先会被记录到Edits文件中
- seen_txis:保存的时一个数字,是最新的edits_后的数字
- 每次NameNode启动的时候都会将Fsimage文件读入内存,加载Edits文件里的更新操作,保证内存中元数据的内容是最新的,同步的
- oiv查看Fsimage文件
- 基本语法:
hdfs oiv -p 文件类型 -i 镜像文件 -o 转换后文件输出路径
- oev查看Edits文件
- 基本语法:
hdfs oev -p 文件类型 -i 编辑日志 -o 转换后文件输出路径
Checkpoint时间设置
默认情况下,SecondaryNameNode每隔一个小时或者当操作次数超过100万次时执行一次,但是操作次数的统计SecondaryNameNode自己做不到,需要借助NameNode,所以还有一个参数设置是namenode每隔一分钟检查一次操作次数,当操作次数达到100万时SecondaryNameNode开始执行Checkpoint,三个参数的设置都在hdfs_site.xml配置文件中,配置如下:
# SecondaryNameNode每隔一个小时执行一次
<property>
<name>dfs.namenode.checkpoint.period</name>
<value>3600</value>
</property>
# SecondaryNameNode当操作次数超过100万次时执行一次
<property>
<name>dfs.namenode.checkpoint.txns</name>
<value>1000000</value>
<description>操作动作次数</description>
</property>
# NameNode一分钟检查一次操作次数
<property>
<name>dfs.namenode.checkpoint.check.period</name>
<value>60</value>
<description> 1分钟检查一次操作次数</description>
</property >
NameNode故障处理
NameNode故障后有两种处理方式:
NameNode故障处理方式一:直接将SecondaryNameNode目录下的数据直接拷贝到NameNode目录下,然后重新启动NameNodeNameNode故障处理方式二:使用-importCheckpoint选项启动NameNode守护进程,从而将SecondaryNameNode目录下的数据直接拷贝到NameNode目录下
- 首先需要在hdfs_site.xml文件中添加如下配置
# SecondaryNameNode每隔两分钟执行一次
<property>
<name>dfs.namenode.checkpoint.period</name>
<value>120</value>
</property>
# 指定namenode生成的文件目录
<property>
<name>dfs.namenode.name.dir</name>
<value>/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name</value>
</property>
- 然后,如果SecondaryNameNode和NameNode不在一个主机节点上,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in_use.lock文件
- 最后导入检查点数据(等待一会儿ctrl + c结束掉)
[kocdaniel@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ bin/hdfs namenode -importCheckpoint
- 注意:执行完该命令后,观察namenode已经启动(临时启动),而且每2分钟检查一次,如果确定已经恢复了数据,我们ctrl+c停止,然后自己手动起namenode
- ctrl+c之后,重启namenode即可恢复数据,但是并不能完全恢复,可能会将最新的Edits文件中的操作丢失
集群安全模式
什么是安全模式
- NameNode启动时,首先将Fsimage载入内存,再执行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,然后开始监听DataNode请求,在这个过程期间,NameNode一直运行在安全模式下,也就是NameNode对于客户端是只读的
- DataNode启动时,系统中的数据块的位置并不是由NameNode维护的,而是由块列表的形式存储在DataNode中,在系统的正常操作期间,NameNode会在内存中保留所有块的映射信息。在安全模式下,各个DataNode会向NameNode发送最新的块列表信息,NameNode了解足够多的块列表信息后,即可高效运行文件系统
- 安全模式退出判断:如果满足最小副本条件,NameNode会在30秒之后退出安全模式。最小副本条件是指在整个文件系统中99.9%的块满足最小副本级别(默认为1),即99.9%的块至少有一个副本存在。
- 在启动一个刚刚格式化的HDFS集群时,由于系统中还没有任何块,所以NameNode不会进入安全模式
基本语法
- 集群处于安全模式时,不能执行任何重要操作(写操作)。
- 集群启动完成后,自动退出安全模式
(1)bin/hdfs dfsadmin -safemode get (功能描述:查看安全模式状态)
(2)bin/hdfs dfsadmin -safemode enter (功能描述:进入安全模式状态)
(3)bin/hdfs dfsadmin -safemode leave (功能描述:离开安全模式状态)
# wait是指,如果在脚本中写入此命令,则脚本将等待安全模式退出后自动执行
(4)bin/hdfs dfsadmin -safemode wait (功能描述:等待安全模式状态)
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,提高高可用性
- 具体需要在hdfs_site.xml中加入如下配置:
# 指定目录的路径
<property>
<name>dfs.namenode.name.dir</name>
<value>file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/name1,file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/name2</value>
</property>
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