学习 HDFS（四）：高可用

架构

HDFS 采用了主从（Master/Slave）架构，就不可避免的要面对单点失效（SPOF，Single Point of Failure）的问题。Hadoop 2.X 之后，提供了对高可用（HA）的支持，架构如下所示：

主备切换

在高可用 HDFS 集群中，存在多个 NameNode。其中，有且只有一个 NameNode 是 Active 状态，其它 NameNode 是 Standby 状态。只有 Active 状态的 NameNode 提供服务。如果多个 NameNode 同时提供服务，会产生脑裂（Split Brain）的情况，从而增加了维护数据一致性的成本。

当 Active NameNode 发生故障，Standby NameNode 会变成 Active NameNode 继续提供服务，实现主备切换。

数据同步

Active NameNode 和 Standby NameNode 数据同步，通过 QJM（Quorum Journal Manager）实现。

为了理解 QJM 数据同步的原理，需要先理解 Hadoop 检查点（Checkpoint）机制。检查点机制用于从故障或重启快速恢复数据。

HDFS 元数据包含两种文件：

• 命名空间镜像 fsimage 文件，包括文件系统目录树、文件/目录信息和文件件的数据块索引，位置在 dfs.namenode.name.dir 目录下；
• 编辑日志 edits 文件，位置在 dfs.namenode.edits.dir 目录下。

旧的 fsimgage 通过重放 edits 编辑日志，生成新的 fsimage 。

集群中的 JournalNode，通常是至少3个节点，作用相当于共享存储。Active NameNode 向 JournalNode 写编辑日志数据，Standby NameNode 从 JournalNode 读编辑日志数据，从而实现了数据同步。

故障检测

在高可用 HDFS 集群中，ZKFC（Zookeeper Failover Controller）用于监控 NameNode，一个 Failover Controller 监控一个 NameNode，当 Active NameNode 不可用时，触发自动故障恢复。

参考

• A Guide to Checkpointing in Hadoop - Cloudera Engineering Blog
• Apache Hadoop - HDFS High Availability Using the Quorum Journal Manager
• Hadoop NameNode 高可用（High Availability）实现解析