Hadoop HA(高可用) 详细安装步骤

什么是HA？

HA是High Availability的简写,即高可用，指当当前工作中的机器宕机后，会自动处理这个异常，并将工作无缝地转移到其他备用机器上去，以来保证服务的高可用。（简言之，有两台机器，一台工作，一台备用，当工作机挂了之后，备用机自动接替。）

HAdoop的HA模式是最常见的生产环境上的安装部署方式。

Hadoop HA包括NameNode HA 和 ResourceManager HA。

DataNode和NodeManager本身就是被设计为高可用的，不用对它们进行特殊的高可用处理。

下载

百度搜索hadoop进入官网（https://hadoop.apache.org）下载

 

翻到最下面，选择release archive

 

找到对应的版本

 

选择tar.gz下载

 

 

 

安装前基础配置

修改Hostname

临时修改hostname

hostname bigdata01

hostname永久生效

vi /etc/sysconfig/network

添加

NETWORKING=yes  # 使用网络
HOSTNAME=bigdata01  # 设置主机名

配置Host

vi /etc/hosts

添加192.168.100.10 bigdata01

 

关闭防火墙

查看防火墙状态

systemctl status firewalld

临时关闭防火墙

systemctl stop firewalld

禁止开机启动

systemctl disable firewalld

关闭selinux

selinux是Linux一个子安全机制，学习环境可以将它禁用。

vi /etc/sysconfig/selinux

修改SELINUX=disabled

 

安装JDK(JAVA)

 详见 linux(CentOS7) 之 jdk1.8 下载及安装

安装mysql

详见 linux(CentOS7) 之 MySQL 5.7.30 下载及安装

创建用户

创建hadoop用户组,密码为123

useradd hadoop

passwd hadoop

123

 

给root用户添加写权限

chmod u+w /etc/sudoers

给hadoop用户sudo权限（学习环境权限给的大）。

vi /etc/sudoers
root    ALL=(ALL)       ALL
hadoop ALL=(root) NOPASSWD:ALL

切换hadoop用户，以下为hadoop用户执行

su - hadoop

创建基础目录

创建存放安装包的目录

sudo mkdir /opt/software

创建存放hadoop解压文件的目录

sudo mkdir /opt/modules

将/opt/software、/opt/modules文件夹所有者指定为hadoop

sudo chown -R hadoop:hadoop /opt/software

sudo chown -R hadoop:hadoop /opt/modules

克隆机器

详见 linux(CentOS7) 之 克隆虚拟机并配置网络(固定ip)

 

三台机器的hosts都配置

sudo vi /etc/hosts
192.168.100.10 bigdata01
192.168.100.11 bigdata02
192.168.100.12 bigdata03

ssh免密登录配置

注意：
  ssh-keygen -t rsa 直接生产出来的格式是OPENSSH，后面HDFS无法实现高可用自动切换。，所以，需要加上 -m PEM
  错误记录，详见 Hadoop 之 高可用不自动切换(ssh密钥无效 Caused by: com.jcraft.jsch.JSchException: invalid privatekey )
ssh-keygen -t rsa -m PEM

一直按回车，都设置为默认值，然后再当前用户的Home目录下的.ssh目录中会生成公钥文件（id_rsa.pub）和私钥文件（id_rsa）

 

给三台机器分发公钥 

ssh-copy-id bigdata01
ssh-copy-id bigdata02
ssh-copy-id bigdata03

另外两台机器执行同样操作，生成公钥和私钥后，分发给是三台机器。

 

配置ntp

 详见 linux(CentOS7) 之 ntp时间同步配置步骤

安装zookeeper

  详见 linux(CentOS7) 之 zookeeper 下载及安装

开始安装

HDFS HA 原理

单NameNode的缺陷存在单点故障的问题，如果NameNode不可用，则会导致整个HDFS文件系统不可用。所以需要设计高可用的HDFS（Hadoop HA）来解决NameNode单点故障的问题。解决的方法是在HDFS集群中设置多个NameNode节点。但是一旦引入多个NameNode，就有一些问题需要解决。

HDFS HA需要保证的四个问题：

1、保证NameNode内存中元数据数据一致，并保证编辑日志文件的安全性；
2、多个NameNode如何协作；
3、客户端如何能正确地访问到可用的那个NameNode；
4、怎么保证任意时刻只能有一个NameNode处于对外服务状态。

解决方法

对于保证NameNode元数据的一致性和编辑日志的安全性，采用Zookeeper来存储编辑日志文件。

两个NameNode一个是Active状态的，一个是Standby状态的，一个时间点只能有一个Active状态的。

NameNode提供服务,两个NameNode上存储的元数据是实时同步的，当Active的NameNode出现问题时，通过Zookeeper实时切换到Standby的NameNode上，并将Standby改为Active状态。

客户端通过连接一个Zookeeper的代理来确定当时哪个NameNode处于服务状态。

HDFS HA架构图

 

 

HDFS HA架构中有两台NameNode节点，一台是处于活动状态（Active）为客户端提供服务，另外一台处于热备份状态（Standby）。

元数据文件有两个文件：fsimage和edits，备份元数据就是备份这两个文件。

JournalNode用来实时从Active NameNode上拷贝edits文件，JournalNode有三台也是为了实现高可用。

 

Standby NameNode不对外提供元数据的访问，它从Active NameNode上拷贝fsimage文件，从JournalNode上拷贝edits文件，然后负责合并fsimage和edits文件，相当于SecondaryNameNode的作用。最终目的是保证Standby NameNode上的元数据信息和Active NameNode上的元数据信息一致，以实现热备份。

 

Zookeeper来保证在Active NameNode失效时及时将Standby NameNode修改为Active状态。

 

ZKFC（失效检测控制）是Hadoop里的一个Zookeeper客户端，在每一个NameNode节点上都启动一个ZKFC进程，来监控NameNode的状态，并把NameNode的状态信息汇报给Zookeeper集群，其实就是在Zookeeper上创建了一个Znode节点，节点里保存了NameNode状态信息。当NameNode失效后，ZKFC检测到报告给Zookeeper，Zookeeper把对应的Znode删除掉，Standby ZKFC发现没有Active状态的NameNode时，就会用shell命令将自己监控的NameNode改为Active状态，并修改Znode上的数据。

Znode是个临时的节点，临时节点特征是客户端的连接断了后就会把znode删除，所以当ZKFC失效时，也会导致切换NameNode。

 

DataNode会将心跳信息和Block汇报信息同时发给两台NameNode，DataNode只接受Active NameNode发来的文件读写操作指令。

 

服务器角色规划

bigdata01

bigdata02

bigdata03

NameNode

NameNode

 

Zookeeper

Zookeeper

Zookeeper

DataNode

DataNode

DataNode

 

ResourceManage

ResourceManage

NodeManager

NodeManager

NodeManager

 

解压

解压hadoop文件到/opt/modules （hadoop-2.7.7.tar.gz 压缩包存放在此目录下）

cd /opt/modules
tar -zxvf hadoop-2.7.7.tar.gz

配置hadoop环境变量，加在文件末尾。

sudo vi /etc/profile

export HADOOP_HOME="/opt/modules/hadoop-2.7.7"

export PATH=$HADOOP_HOME/bin:$HADOOP_HOME/sbin:$PATH

使得配置生效

source /etc/profile

验证HADOOP_HOME参数值

echo $HADOOP_HOME

/opt/modules/hadoop-2.7.7

 

分发给其他机器

sudo scp /etc/profile bigdata02: /etc/profile
sudo scp /etc/profile bigdata03: /etc/profile

修改配置文件

1、配置 hadoop-env.sh、mapred-env.sh、yarn-env.sh文件的JAVA_HOME参数

2、配置core-site.xml

3、配置hdfs-site.xml

4、配置mapred-site.xml

5、配置yarn-site.xml

配置hadoop-env.sh

cd /opt/modules/hadoop-2.7.7
sudo vi  etc/hadoop/hadoop-env.sh

export JAVA_HOME="/opt/modules/jdk1.8.0_281"

 

配置mapred -env.sh

sudo vi  ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/mapred-env.sh

export JAVA_HOME="/opt/modules/jdk1.8.0_281"

 

配置yarn -env.sh

sudo vi  ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/yarn-env.sh

export JAVA_HOME="/opt/modules/jdk1.8.0_281"

 

配置core-site.xml

vi ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/core-site.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
  <property>
    <!--  hdfs 地址，ha中是连接到nameservice -->
    <name>fs.defaultFS</name>
    <value>hdfs://ns1</value>
  </property>
  <property>
    <!-- Hadoop临时目录 -->
    <name>hadoop.tmp.dir</name>
    <value>/opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp</value>
  </property>
<!-- 故障转移 -->
<property>
   <name>ha.zookeeper.quorum</name>
   <value>bigdata01:2181,bigdata02:2181,bigdata03:2181</value>
</property>
</configuration>

namenode格式化默认存放路径：${HADOOP_HOME}/dfs/name/current/ VERSION

datanode格式化默认存放路径：${HADOOP_HOME}/dfs/data/current/ VERSION

fs.defaultFS 配置的是HDFS的地址。

hadoop.tmp.dir配置的是Hadoop临时目录，比如HDFS的NameNode数据默认都存放这个目录下，查看*-default.xml等默认配置文件，就可以看到很多依赖${hadoop.tmp.dir}的配置。默认的hadoop.tmp.dir是/tmp/hadoop-${user.name},此时有个问题就是NameNode会将HDFS的元数据存储在这个/tmp目录下，如果操作系统重启了，系统会清空/tmp目录下的东西，导致NameNode元数据丢失，是个非常严重的问题，所以，必须修改这个路径。

 

创建临时目录

sudo mkdir -p /opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp

配置hdfs-site.xml

vi ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/hdfs-site.xml

dfs.replication配置的是HDFS存储时的备份数量,默认3个。

<property>
       <name>dfs.replication</name>
       <value>3</value>
    </property>

 

文件内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<configuration>

  <property>

    <!-- 为namenode集群定义一个services name -->

    <name>dfs.nameservices</name>

    <value>ns1</value>

  </property>

  <property>

    <!-- nameservice 包含哪些namenode，为各个namenode起名 -->

    <name>dfs.ha.namenodes.ns1</name>

    <value>nn1,nn2</value>

  </property>

  <property>

    <!--  名为nn1的namenode 的rpc地址和端口号，rpc用来和datanode通讯 -->

    <name>dfs.namenode.rpc-address.ns1.nn1</name>

    <value>bigdata01:8020</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 名为nn2的namenode 的rpc地址和端口号，rpc用来和datanode通讯  -->

    <name>dfs.namenode.rpc-address.ns1.nn2</name>

    <value>bigdata02:8020</value>

  </property>

  <property>

    <!--名为nn1的namenode 的http地址和端口号，web客户端 -->

    <name>dfs.namenode.http-address.ns1.nn1</name>

    <value>bigdata01:50070</value>

  </property>

  <property>

    <!--名为nn2的namenode 的http地址和端口号，web客户端 -->

    <name>dfs.namenode.http-address.ns1.nn2</name>

    <value>bigdata02:50070</value>

  </property>

  <property>

    <!--  namenode间用于共享编辑日志的journal节点列表 -->

    <name>dfs.namenode.shared.edits.dir</name>

    <value>qjournal://bigdata01:8485;bigdata02:8485;bigdata03:8485/ns1</value>

  </property>

  <property>

    <!--  journalnode 上用于存放edits日志的目录 -->

    <name>dfs.journalnode.edits.dir</name>

    <value>/opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp/dfs/jn</value>

  </property>

  <property>

    <!--  客户端连接可用状态的NameNode所用的代理类 -->

    <name>dfs.client.failover.proxy.provider.ns1</name>

    <value>org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider</value>

  </property>

  <property>

    <!-- sshfence：防止namenode脑裂，当脑裂时，会自动通过ssh到old-active将其杀掉，将standby切换为active  -->

    <name>dfs.ha.fencing.methods</name>

    <value>sshfence</value>

  </property>

  <property>

    <!--ssh密钥文件路径-->

    <name>dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files</name>

    <value>/home/hadoop/.ssh/id_rsa</value>

  </property>

<!-- 故障转移 -->

<property>

    <name>dfs.ha.automatic-failover.enabled</name>

    <value>true</value>

</property>

</configuration>

创建edits日志的存放目录

sudo mkdir -p /opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp/dfs/jn

赋权

sudo chown -R hadoop:hadoop /opt/modules/hadoop-2.7.7

配置slaves文件（指定HDFS上有哪些DataNode节点）

sudo vi ${HADOOP_HOME}/etc/hadoop/slaves

bigdata01

bigdata02

bigdata03

 

配置mapred-site.xml

默认是没有mapred-site.xml文件，但是有个mapred-site.xml.template配置模板文件。复制模板生成mapred-site.xml。

cp etc/hadoop/mapred-site.xml.template etc/hadoop/mapred-site.xml
vi etc/hadoop/mapred-site.xml
<configuration>

    <property>

        <!--指定mapreduce运行在yarn框架上-->

        <name>mapreduce.framework.name</name>

        <value>yarn</value>

    </property>

    <property>

        <!--设置mapreduce的历史服务器安装在BigData01机器上-->

        <name>mapreduce.jobhistory.address</name>

        <value>bigdata01:10020</value>

    </property>

    <property>

        <!--设置历史服务器的web页面地址和端口号-->

        <name>mapreduce.jobhistory.webapp.address</name>

        <value>bigdata01:19888</value>

    </property>

</configuration>

配置yarn-site.xml

YARN HA原理

ResouceManager记录着当前集群的资源分配情况和JOB运行状态，YRAN HA 利用Zookeeper等共享存储介质来存储这些信息来达到高可用。利用Zookeeper来实现ResourceManager自动故障转移。

 YARN HA架构图

MasterHADaemon：控制RM的 Master的启动和停止，和RM运行在一个进程中，可以接收外部RPC命令。

共享存储：Active Master将信息写入共享存储，Standby Master读取共享存储信息以保持和Active Master同步。

ZKFailoverController：基于Zookeeper实现的切换控制器，由ActiveStandbyElector和HealthMonitor组成，ActiveStandbyElector负责与Zookeeper交互，判断所管理的Master是进入Active还是Standby；HealthMonitor负责监控Master的活动健康情况，是个监视器。

Zookeeper：核心功能是维护一把全局锁控制整个集群上只有一个Active的ResourceManager。

vi etc/hadoop/yarn-site.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<configuration>

  <property>

    <!-- 配置yarn的默认混洗方式，选择为mapreduce的默认混洗算法 -->

    <name>yarn.nodemanager.aux-services</name>

    <value>mapreduce_shuffle</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 是否启用日志聚集功能 -->

    <name>yarn.log-aggregation-enable</name>

    <value>true</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 是配置聚集的日志在HDFS上最多保存多长时间 -->

    <name>yarn.log-aggregation.retain-seconds</name>

    <value>106800</value>

  </property>

  <property>

    <!--  启用resourcemanager的ha功能 -->

    <name>yarn.resourcemanager.ha.enabled</name>

    <value>true</value>

  </property>

  <property>

    <!--  为resourcemanage ha 集群起个id -->

    <name>yarn.resourcemanager.cluster-id</name>

    <value>yarn-cluster</value>

  </property>

  <property>

    <!--  指定resourcemanger ha 有哪些节点名 -->

    <name>yarn.resourcemanager.ha.rm-ids</name>

    <value>rm12,rm13</value>

  </property>

  <property>

    <!--  指定第一个节点的所在机器 -->

    <name>yarn.resourcemanager.hostname.rm12</name>

    <value>bigdata02</value>

  </property>

  <property>

    <!--  指定第二个节点所在机器 -->

    <name>yarn.resourcemanager.hostname.rm13</name>

    <value>bigdata03</value>

  </property>

  <property>

    <!--  指定resourcemanger ha 所用的zookeeper 节点 -->

    <name>yarn.resourcemanager.zk-address</name>

    <value>bigdata01:2181,bigdata02:2181,bigdata03:2181</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 开启Recovery后，ResourceManger会将应用的状态等信息保存到yarn.resourcemanager.store.class配置的存储介质中，重启后会load这些信息，并且NodeManger会将还在运行的container信息同步到ResourceManager，整个过程不影响作业的正常运行。 -->

    <name>yarn.resourcemanager.recovery.enabled</name>

    <value>true</value>

  </property>

  <property>

    <!-- 指定yarn.resourcemanager.store.class的存储介质(HA集群只支持ZKRMStateStore) -->

    <name>yarn.resourcemanager.store.class</name>

    <value>org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.recovery.ZKRMStateStore</value>

  </property>

</configuration>

分发到其他节点

分发之前先将share/doc目录删除，这个目录中是帮助文件，并且很大，可以删除。

rm -rf /opt/modules/hadoop-2.7.7/share/doc
scp -r /opt/modules/hadoop-2.7.7 bigdata02:/opt/modules

scp -r /opt/modules/hadoop-2.7.7 bigdata03:/opt/modules

格式化NameNode

格式化是对HDFS这个分布式文件系统中的DataNode进行分块，统计所有分块后的初始元数据的存储在NameNode中。

格式化后，查看core-site.xml里hadoop.tmp.dir（/opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp/目录）指定的目录下是否有了dfs目录，如果有，说明格式化成功。

因为按照前面的规划01，02两台机器分配NameNode，需格式化。

 

三台机器启动 journalnode

hadoop-daemon.sh start journalnode

三台机器启动zookeeper

bigdata01上操作：

cd /opt/modules/zookeeper-3.5.6

bin/zkServer.sh start

bigdata02上操作：

cd /opt/modules/zookeeper-3.5.6
bin/zkServer.sh start

bigdata03上操作：

cd /opt/modules/zookeeper-3.5.6
bin/zkServer.sh start

在bigdata01进行NameNode格式化

cd /opt/modules/hadoop-2.7.7
bin/hdfs namenode -format

在bigdata02进行NameNode格式化

cd /opt/modules/hadoop-2.7.7
bin/hdfs namenode -bootstrapStandby

格式化时，这里注意hadoop.tmp.dir目录的权限问题，应该hadoop普通用户有读写权限才行 (前面创建目录时已经给了权限)。

sudo chown -R hadoop:hadoop /opt/modules/hadoop-2.7.7

查看NameNode格式化后的目录

ll /opt/modules/hadoop-2.7.7/data/tmp/dfs/name/current/

fsimage是NameNode元数据在内存满了后，持久化保存到的文件。

fsimage*.md5 是校验文件，用于校验fsimage的完整性。

seen_txid 是hadoop的版本

vession文件里保存

namespaceID：NameNode的唯一ID

clusterID:集群ID  NameNode和DataNode的集群ID应该一致，表明是一个集群。

注意：

如果需要重新格式化NameNode,需要先将原来NameNode和DataNode下的文件全部删除，不然会报错，NameNode和DataNode所在目录是在core-site.xml中hadoop.tmp.dir、dfs.namenode.name.dir、dfs.datanode.data.dir属性配置的。

因为每次格式化，默认是创建一个集群ID，并写入NameNode和DataNode的VERSION文件中（VERSION文件所在目录为dfs/name/current 和 dfs/data/current），重新格式化时，默认会生成一个新的集群ID,如果不删除原来的目录，会导致namenode中的VERSION文件中是新的集群ID,而DataNode中是旧的集群ID，不一致时会报错。

 

格式化zookeeper

hdfs zkfc -formatZK

启动集群

启动集群NameNode、DataNode、JournalNode、zkfc（zkfc只针对NameNode监听）

${HADOOP_HOME}/sbin/start-dfs.sh

在bigdata-senior01上启动yarn：

sbin/start-yarn.sh

在bigdata02、bigdata03上启动resourcemanager：

bigdata02上执行：

sbin/yarn-daemon.sh start resourcemanager

bigdata03上执行：

sbin/yarn-daemon.sh start resourcemanage

开启历史服务

Hadoop开启历史服务可以在web页面上查看Yarn上执行job情况的详细信息。可以通过历史服务器查看已经运行完的Mapreduce作业记录，比如用了多少个Map、用了多少个Reduce、作业提交时间、作业启动时间、作业完成时间等信息。

开启历史服务

sbin/mr-jobhistory-daemon.sh start historyserver

web页面查看地址http://bigdata01:19888/

 历史服务器的Web端口默认是19888，可以查看Web界面。

但是在上面所显示的某一个Job任务页面的最下面，Map和Reduce个数的链接上，点击进入Map的详细信息页面，再查看某一个Map或者Reduce的详细日志是看不到的，是因为没有开启日志聚集服务。

查看进程

jps

bigdata01:

 bigdata02:

bigdata03:

 

测试HDFS HA

注意：

如果使用hostname访问 ，需要配置宿主机的hostname:

给C:WindowsSystem32driversetc下的hosts文件，添加下面两行

bigdata01 192.168.100.11

bigdata02 192.168.100.12

 

查看HDFS Web页面

http:/bigdata01:50070/

http:/bigdata02:50070/

 

此时bigdata01的状态是active，bigdata02的状态是standby。

杀掉bigdata01的namenode进程，然后查看bigdata01无法访问，bigdata02状态变为active。

 

Web客户端访问bigdata02机器上的resourcemanager正常，它是active状态的。

http://bigdata02:8088/cluster

 

访问另外一个resourcemanager，因为他是standby,会自动跳转到active的resourcemanager。

http://bigdata03:8088/cluster

 

另，可以手动切换active状态：

切换第一台为active状态：

bin/hdfs haadmin -transitionToActive nn1

 

添加forcemanual参数，可以强制指定某个NameNode为Active状态。

bin/hdfs haadmin -transitionToActive -forcemanual nn1

 

测试YARN HA

运行一个mapreduce job

bin/yarn jar share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-2.5.0.jar wordcount /wc.input /input

在job运行过程中，将Active状态的resourcemanager进程杀掉。观察另外一个resourcemanager是否可以自动接替。

 

bigdata02的resourcemanage Web客户端已经不能访问，bigdata03的resourcemanage已经自动变为active状态。观察mapreduce job 能顺利完成，没有因为resourcemanager的意外故障而影响运行。

 

附：

查看HDFS Web页面http://bigdata01:50070

YARN的Web页面地址 http://bigdata02:8088

YARN的Web页面历史服务器地址：http://bigdata01:19888

 

OK,安装完成！

优化中......

 

 

 

 

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