HA 高可用集群概述及其原理解析

HA 高可用集群概述及其原理解析

1. 概述

1）所谓HA（High Available），即高可用（7*24小时不中断服务）。

2）实现高可用最关键的策略是消除单点故障。HA严格来讲应该分红各个组件的HA机制：HDFS 的HA和YARN的HA。

3）Hadoop2.0以前，在HDFS集群中NameNode存在单点故障（SPOF）。

4）NameNode主要在如下两个方面影响HDFS集群：

​ NameNode机器发生意外，如宕机，集群将没法使用，直到管理员重启

​ NameNode机器须要升级，包括软件、硬件升级，此时集群也将没法使用

针对这些个问题，大佬们提供了以下的解决方式：

HDFS HA功能经过配置Active/Standby两个NameNodes实如今集群中对NameNode的热备来解决上述问题。若是出现故障，如机器崩溃或机器须要升级维护，这时可经过此种方式将NameNode很快的切换到另一台机器。

总的来讲就是：一台机器不够用，那我就多搞几台，毕竟多台机器一块儿挂掉的几率小一点嘛。这几台机器如何配合呢？注意提到节点的Active和Standby状态，就是说有一台节点是Active模式，也就是工做模式，其余的呢，就是卖呆模式。干活的若是挂了，卖呆的就选出一台顶上去。

2 . HDFS-HA工做要点

1). 元数据管理方式须要发生以下的改变：

​ 两个NameNode内存中各自保存一份元数据，原来只有一份，如今你们都有；

​ Edits日志只有Active（工做）状态的NameNode节点能够作写操做，卖呆的只能读；

​ 两个NameNode均可以读取Edits；

​ 共享的Edits放在一个共享存储中管理（qjournal和NFS两个主流实现），这样各个节点就都能看获得；

2). 须要一个状态管理功能模块

​ 每一个NameNode节点都有一个zkfailover客户端，常驻在每个NameNode所在的节点，每个zkfailover负责监控本身所在NameNode节点，而且给本身的节点状态进行标识，将这个标识注册到zookeeper里，当须要进行状态切换时，由zkfailover来负责切换，切换时须要防止brain split（脑裂：即多个NameNode一块儿工做，形成数据不一致）现象的发生。

3). 必须保证两个NameNode之间可以ssh无密码登陆，两个节点要可以随时通讯

4). 隔离（Fence），即同一时刻仅仅有一个NameNode对外提供服务（两个同时，会脑裂哒）

3. HDFS-HA自动故障转移工做机制

前面已经了解了HA工做的要点，那么如何配置部署HA自动进行故障转移。自动故障转移为HDFS部署增长了两个新组件：ZooKeeper和ZKFailoverController（ZKFC）进程，如图所示。

ZooKeeper（在Zookeeper随笔分类下有专门的详细阐述）的功能主要是维护少许协调数据，通知客户端这些数据的改变和监视客户端故障的高可用服务。HA的自动故障转移依赖于ZooKeeper的如下功能：

1）故障检测：集群中的每一个NameNode在ZooKeeper中维护了一个持久会话，若是机器崩溃，ZooKeeper中的会话将终止，ZooKeeper通知另外一个NameNode须要触发故障转移，赶忙上位。

2）现役NameNode选择：ZooKeeper提供了一个简单的机制用于惟一的选择一个节点为active状态。若是目前现役NameNode崩溃，另外一个节点可能从ZooKeeper得到特殊的排外锁以代表它应该成为现役NameNode。ZKFC是自动故障转移中的另外一个新组件，是ZooKeeper的客户端，也监视和管理NameNode的状态。每一个运行NameNode的主机也运行了一个ZKFC进程，ZKFC负责：

• 健康监测：ZKFC使用一个健康检查命令按期地ping与之在相同主机的NameNode，只要该NameNode及时地回复健康状态，ZKFC认为该节点是健康的。若是该节点崩溃，冻结或进入不健康状态，健康监测器标识该节点为非健康的。
• ZooKeeper会话管理：当本地NameNode是健康的，ZKFC保持一个在ZooKeeper中打开的会话。若是本地NameNode处于active状态，ZKFC也保持一个特殊的znode锁，该锁使用了ZooKeeper对短暂节点的支持，若是会话终止，锁节点将自动删除。
• 基于ZooKeeper的选择：若是本地NameNode是健康的，且ZKFC发现没有其它的节点当前持有znode锁，它将为本身获取该锁。若是成功，则它已经赢得了选择，并负责运行故障转移进程以使它的本地NameNode为Active。故障转移进程与前面描述的手动故障转移类似，首先若是必要保护以前的现役NameNode，而后本地NameNode转换为Active状态。

参考资料: 尚硅谷Hadoop(HDFS)讲义