Hadoop HA集群工作原理详解

概述

Hadoop高可用（HA）集群是一种配置，旨在确保Hadoop服务在发生故障时能够继续运行，从而提供不间断的数据访问和计算服务。本文档详细介绍了三节点Hadoop HA集群的工作原理，包括双NameNode、双ResourceManager、三JournalNode、三NodeManager、三DataNode和ZooKeeper的作用及其配合工作方式。

各组件的作用

1. NameNode

NameNode是Hadoop HDFS架构中的主要组件，负责管理文件系统的命名空间和控制对文件的访问。在HA配置中，有两个NameNode实例：一个活跃（Active）和一个备用（Standby）。

• Active NameNode：处理所有文件系统操作请求，如打开、关闭、重命名文件和目录。
• Standby NameNode：同步Active NameNode的状态，准备在Active NameNode故障时接管。

2. ResourceManager

ResourceManager（RM）是YARN架构中的主要组件，负责管理集群的资源和作业调度。在HA配置中，有两个ResourceManager实例：一个活跃和一个备用。

• Active ResourceManager：负责资源分配和作业调度，处理客户端的作业提交和运行。
• Standby ResourceManager：同步Active ResourceManager的状态，准备在Active ResourceManager故障时接管。

3. JournalNode

JournalNode（JN）用于存储NameNode的编辑日志，这些日志记录了文件系统操作。在HA配置中，推荐至少有三个JournalNode实例以提供故障容错。

• JournalNode：存储编辑日志的副本，确保NameNode状态的一致性和可靠性。

4. NodeManager

NodeManager（NM）负责管理单个节点上的计算资源和任务执行。在HA配置中，每个节点运行一个NodeManager实例。

• NodeManager：监控和管理节点资源，执行由ResourceManager分配的任务，并管理容器的生命周期。

5. DataNode

DataNode负责存储实际的数据块并响应NameNode的数据读取和写入请求。在HA配置中，每个节点运行一个DataNode实例。

• DataNode：存储HDFS数据块，处理数据的读取和写入操作。

6. ZooKeeper

ZooKeeper用于管理集群中的服务协调和状态信息。它帮助确定哪个NameNode是活跃的，哪个是备用的，以及在ResourceManager之间进行领导者选举。

• ZooKeeper：提供集群协调服务，管理集群中各个组件的状态和领导者选举。

配合工作方式

NameNode HA工作流程

1. 故障检测与转移：ZooKeeper监控Active NameNode的健康状态。如果Active NameNode故障，ZooKeeper会触发选举过程，将Standby NameNode提升为Active。
2. 状态同步：Standby NameNode通过从JournalNode读取编辑日志来同步状态，确保在接管时状态一致。
3. 故障转移：一旦Standby NameNode成为Active，它将开始处理文件系统操作请求。

ResourceManager HA工作流程

1. 故障检测与转移：ZooKeeper监控Active ResourceManager的健康状态。如果Active ResourceManager故障，ZooKeeper会触发选举过程，将Standby ResourceManager提升为Active。
2. 状态同步：ResourceManager状态通过ZooKeeper进行同步，确保在接管时状态一致。
3. 故障转移：一旦新的Active ResourceManager选举出来，它将开始处理资源分配和作业调度。

JournalNode工作流程

1. 日志存储：NameNode的编辑日志被复制到所有JournalNode上，以确保数据的一致性和可靠性。
2. 日志复制：任何一个JournalNode都可以接受编辑日志的写入请求，并确保日志被复制到其他JournalNode上。

NodeManager工作流程

1. 资源管理：NodeManager监控其节点上的资源使用情况，并向ResourceManager报告。
2. 任务执行：NodeManager执行由ResourceManager分配的任务，并管理容器的生命周期。

DataNode工作流程

1. 数据存储：DataNode存储实际的数据块，并响应来自NameNode的读取和写入请求。
2. 数据复制：DataNode之间可以复制数据块，以确保数据的冗余和可靠性。

ZooKeeper工作流程

1. 服务协调：ZooKeeper协调NameNode和ResourceManager之间的故障转移。
2. 状态信息：ZooKeeper存储集群状态信息，如哪个NameNode是活跃的，以及ResourceManager的状态。

总结

Hadoop HA集群通过在关键服务中引入冗余和故障转移机制，确保了集群的高可用性。NameNode和ResourceManager的活跃-备用架构，结合JournalNode和ZooKeeper的服务协调，使得Hadoop集群能够在组件故障时自动恢复，从而提供连续的服务。