Hadoop HA（High Availability）

Hadoop 的高可用性，重点是确保存储（HDFS）和计算（YARN）资源在面对节点故障时能够继续正常运行。

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1.概述

• 所谓HA（High Availablity），即高可用（7 * 24小时不中断服务）。
• 实现高可用最关键的策略是消除单点故障。
• HA严格来说应该分成各个组件的HA机制：HDFS的HA和YARN的HA。

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2.HDFS HA

HDFS（Hadoop 分布式文件系统）的高可用性，可以通过数据复制机制和HA NameNode（高可用性 NameNode）来实现。

1. 数据复制机制：

HDFS 采用了数据复制的策略来保证数据的高可用性和容错性。具体来说，它有以下特点：

• 数据块切分：HDFS 将文件切分成固定大小的数据块，通常默认大小为128 MB或更大。这样做的好处是可以更好地管理大文件，并允许并行处理和传输数据块。

• 数据复制：每个数据块都会被复制到集群中的多个节点上，通常默认情况下会复制到三个节点上。这些节点通常位于不同的机架上，以增加数据的冗余性和容错能力。

• 副本放置策略：HDFS 会尽量将数据块的副本分布在不同的机架上，以防止在机架级别发生故障时导致数据不可用。同时，HDFS 还会考虑节点的负载和网络拓扑结构来选择最佳的副本放置策略。

• 副本调度：当某个节点上的数据块副本发生故障或不可访问时，HDFS 会自动从其他节点上的副本进行读取，确保数据的可用性和一致性。

数据复制机制使得即使在节点发生故障时，数据仍然可以从其他节点上的副本读取，从而确保了数据的高可用性和容错性。

2. HA NameNode：

NameNode主要在以下两个方面影响HDFS集群：

（1）NameNode机器发生意外，如宕机，集群将无法使用，直到管理员重启。

（2）NameNode机器需要升级，包括软件、硬件升级，此时集群也将无法使用。

在 Hadoop 2.x 版本中引入了高可用性 NameNode（HA NameNode）来解决单点故障问题。

HDFS HA功能通过配置多个NameNodes(Active/Standby)实现在集群中对NameNode的热备来解决上述问题。

如果出现故障，如机器崩溃或机器需要升级维护，这时可通过此种方式将NameNode很快的切换到另外一台机器。

（1）多NameNode 架构：

• HA NameNode 由多个独立的 NameNode 组件组成，一个是活动的（Active NameNode），另一些是备份的（Standby NameNode）。

（2）ZooKeeper 协调：

• HA NameNode 使用 ZooKeeper 来协调和管理活动和备份 NameNode 之间的状态。
• ZooKeeper 是一个分布式协调服务，可以提供分布式应用程序的一致性、可靠性和容错性。

（3）自动故障转移：

• 只有活动 NameNode 才能处理客户端的文件系统操作请求。
• 备份 NameNode 处于待命状态，并监视活动 NameNode 的状态。
• 如果活动 NameNode 发生故障或失去联系，备份 NameNode 将自动接管工作，并成为新的活动 NameNode，从而实现了故障转移和高可用性。
  

通过 HA NameNode，HDFS 在面对 NameNode 单点故障时能够实现快速的故障转移和恢复，从而确保了文件系统的高可用性和可靠性。

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Tips：

（1）怎么保证多台namenode的数据一致？

• Fsimage：让一台namenode生成数据，让其他机器namenode同步。
• Edits：需要引进新的模块JournalNode来保证edtis的文件的数据一致性。

（2）怎么让同时只有一台nn是active，其他所有是standby的？

• Zookeeper居中协调，选举active

（3）2nn在ha架构中并不存在，定期合并fsimage和edtis的活谁来干？

• 由standby的namenode来干

（4）如果namenode真的发生了问题，怎么让其他的namenode上位干活？

• 自动故障转移

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3.Yarn HA

1. ResourceManager 高可用性：

ResourceManager（RM）是 YARN 的核心组件之一，**负责整个集群资源的管理和分配。**为了提高 ResourceManager 的可用性，可以采用以下方法：

（1）ResourceManager HA（RM HA）：

• 类似于 HA NameNode，RM HA 也采用了主备模式来确保 ResourceManager 的高可用性。
• 主备 ResourceManager 分别运行在不同的节点上，其中一个是活动的（Active RM），另一个是备份的（Standby RM）。

（2）ZooKeeper 协调：

• RM HA 需要依赖 ZooKeeper 进行状态协调和故障检测。
• ZooKeeper 负责监视活动和备份 ResourceManager 的状态，并在主节点失效时触发故障转移。

（3）自动故障转移：

• 如果活动的 ResourceManager 发生故障或失去联系，ZooKeeper 会自动触发备份 ResourceManager 成为新的活动 ResourceManager，从而实现快速的故障转移。
  
  

2. NodeManager 高可用性：

NodeManager（NM）是 YARN 的另一个重要组件，负责在每个节点上管理资源和执行作业。为了提高 NodeManager 的可用性，可以采用以下方法：

（1）NodeManager 多实例：

• 可以在每个节点上运行多个 NodeManager 实例，这样即使一个 NodeManager 实例发生故障，其他实例仍然可以继续管理资源和执行任务。

• 监控和自愈：通过监控 NodeManager 运行状态和资源利用情况，及时发现故障并进行自动恢复，以确保节点资源的可用性和高效利用。

Tips：

（1）如果当前active RM挂了，怎么将其他standby RM上位

• 核心原理跟HDFS一样，利用了zk的临时节点。

（2）当前rm上有很多的计算程序在等待运行，其他的rm怎么将这些程序接手过来接着跑

• rm会将当前的所有计算程序的状态存储在zk中，其他rm上位后会去读取，然后接着跑。