HDFS基础学习-四

NameNode和SecondaryNameNode

NN和2NN工作机制

思考：NameNode中的元数据是存储在哪里的？

首先，我们做个假设，如果存储在NameNode节点的磁盘中，因为经常需要进行随机访问，还有响应客户请求，必然是效率过低。因此，元数据需要存放在内存中。但如果只存在内存中，一旦断电，元数据丢失，整个集群就无法工作了。因此产生在磁盘中备份元数据的FsImage。

这样又会带来新的问题，当在内存中的元数据更新时，如果同时更新FsImage，就会导致效率过低，但如果不更新，就会发生一致性问题，一旦NameNode节点断电，就会产生数据丢失。因此，引入Edits文件(只进行追加操作，效率很高)。每当元数据有更新或者添加元数据时，修改内存中的元数据并追加到Edits中。这样，一旦NameNode节点断电，可以通过FsImage和Edits的合并，合成元数据。

但是，如果长时间添加数据到Edits中，会导致该文件数据过大，效率降低，而且一旦断电，恢复元数据需要的时间过长。因此，需要定期进行FsImage和Edits的合并，如果这个操作由NameNode节点完成，又会效率过低。因此，引入一个新的节点SecondaryNamenode，专门用于FsImage和Edits的合并。

1. 第一阶段：NameNode启动

• （1）第一次启动NameNode格式化后，创建Fsimage和Edits文件。如果不是第一次启动，直接加载编辑日志和镜像文件到内存。
• （2）客户端对元数据进行增删改的请求。
• （3）NameNode记录操作日志，更新滚动日志。
• （4）NameNode在内存中对数据进行增删改。

2. 第二阶段：Secondary NameNode工作

• （1）Secondary NameNode询问NameNode是否需要CheckPoint。直接带回NameNode是否检查结果。
• （2）Secondary NameNode请求执行CheckPoint。
• （3）NameNode滚动正在写的Edits日志。
• （4）将滚动前的编辑日志和镜像文件拷贝到Secondary NameNode。
• （5）Secondary NameNode加载编辑日志和镜像文件到内存，并合并。
• （6）生成新的镜像文件fsimage.chkpoint。
• （7）拷贝fsimage.chkpoint到NameNode。
• （8）NameNode将fsimage.chkpoint重新命名成fsimage。

NN和2NN工作机制详解：

Fsimage：NameNode内存中元数据序列化后形成的文件。

Edits：记录客户端更新元数据信息的每一步操作（可通过Edits运算出元数据）。

NameNode启动时，先滚动Edits并生成一个空的edits.inprogress，然后加载Edits和Fsimage到内存中，此时NameNode内存就持有最新的元数据信息。Client开始对NameNode发送元数据的增删改的请求，这些请求的操作首先会被记录到edits.inprogress中（查询元数据的操作不会被记录在Edits中，因为查询操作不会更改元数据信息），如果此时NameNode挂掉，重启后会从Edits中读取元数据的信息。然后，NameNode会在内存中执行元数据的增删改的操作。

由于Edits中记录的操作会越来越多，Edits文件会越来越大，导致NameNode在启动加载Edits时会很慢，所以需要对Edits和Fsimage进行合并（所谓合并，就是将Edits和Fsimage加载到内存中，照着Edits中的操作一步步执行，最终形成新的Fsimage）。SecondaryNameNode的作用就是帮助NameNode进行Edits和Fsimage的合并工作。

SecondaryNameNode首先会询问NameNode是否需要CheckPoint（触发CheckPoint需要满足两个条件中的任意一个，定时时间到和Edits中数据写满了）。直接带回NameNode是否检查结果。SecondaryNameNode执行CheckPoint操作，首先会让NameNode滚动Edits并生成一个空的edits.inprogress，滚动Edits的目的是给Edits打个标记，以后所有新的操作都写入edits.inprogress，其他未合并的Edits和Fsimage会拷贝到SecondaryNameNode的本地，然后将拷贝的Edits和Fsimage加载到内存中进行合并，生成fsimage.chkpoint，然后将fsimage.chkpoint拷贝给NameNode，重命名为Fsimage后替换掉原来的Fsimage。NameNode在启动时就只需要加载之前未合并的Edits和Fsimage即可，因为合并过的Edits中的元数据信息已经被记录在Fsimage中。

#### Fsimage和Edits解析






> seen_txid的内容就是当前最新的编辑日志的编号

查看Fsimage内容

将转换出的xml复制到外面，比如IDEA中，格式化后就可以方便的查看

但是这个xml的信息不全，这是为什么？？因为我们查看的不是最新的fsimage啊

查看Edits内容

所以我们现在将集群给搞挂了，传一些数据，看其是怎么运行的

先关闭集群

破坏集群

启动集群

上传文件

再次查看fsimage和edits的内容

CheckPoint时间设置

1. 通常情况下，SecondaryNameNode每隔一小时执行一次。

[hdfs-default.xml]

<property>
  <name>dfs.namenode.checkpoint.period</name>
  <value>3600</value>
</property>

2. 一分钟检查一次操作次数，3当操作次数达到1百万时，SecondaryNameNode执行一次。

<property>
  <name>dfs.namenode.checkpoint.txns</name>
  <value>1000000</value>
<description>操作动作次数</description>
</property>

<property>
  <name>dfs.namenode.checkpoint.check.period</name>
  <value>60</value>
<description> 1分钟检查一次操作次数</description>
</property >

NameNode故障处理

方法一：将SecondaryNameNode中数据拷贝到NameNode存储数据的目录；

1. kill -9 NameNode进程

2. 删除NameNode存储的数据（/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name）

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ rm -rf /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/*

3. 拷贝SecondaryNameNode中数据到原NameNode存储数据目录

[root@hadoop102 dfs]$ scp -r root@hadoop104:/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary/* ./name/

4. 重新启动NameNode

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ sbin/hadoop-daemon.sh start namenode

方法二：使用-importCheckpoint选项启动NameNode守护进程，从而将SecondaryNameNode中数据拷贝到NameNode目录中。

1. 修改hdfs-site.xml中的

<property>
  <name>dfs.namenode.checkpoint.period</name>
  <value>120</value>
</property>

<property>
  <name>dfs.namenode.name.dir</name>
  <value>/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name</value>
</property>

2. kill -9 NameNode进程

3. 删除NameNode存储的数据（/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name）

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ rm -rf /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/*

4. 如果SecondaryNameNode不和NameNode在一个主机节点上，需要将SecondaryNameNode存储数据的目录拷贝到NameNode存储数据的平级目录，并删除in_use.lock文件

[root@hadoop102 dfs]$ scp -r root@hadoop104:/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary ./

[root@hadoop102 namesecondary]$ rm -rf in_use.lock

[root@hadoop102 dfs]$ pwd
/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs

[root@hadoop102 dfs]$ ls
data  name  namesecondary

5. 导入检查点数据（等待一会ctrl+c结束掉）

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ bin/hdfs namenode -importCheckpoint

ctrl+c结束掉后，发现namenode又挂了

6. 启动NameNode

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ sbin/hadoop-daemon.sh start namenode

集群的安全模式

基本语法

集群处于安全模式，不能执行重要操作（写操作）。集群启动完成后，自动退出安全模式。

• bin/hdfs dfsadmin -safemode get （功能描述：查看安全模式状态）
• bin/hdfs dfsadmin -safemode enter （功能描述：进入安全模式状态）
• bin/hdfs dfsadmin -safemode leave （功能描述：离开安全模式状态）
• bin/hdfs dfsadmin -safemode wait （功能描述：等待安全模式状态）

模拟等待安全模式

1. 查看当前模式

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -safemode get
Safe mode is OFF

2. 先进入安全模式

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ bin/hdfs dfsadmin -safemode enter

3. 创建并执行下面的脚本

在/opt/module/hadoop-2.7.2路径上，编辑一个脚本safemode.sh

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ touch safemode.sh
[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ vim safemode.sh

#!/bin/bash
hdfs dfsadmin -safemode wait
hdfs dfs -put /opt/module/hadoop-2.7.2/README.txt /

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ chmod 777 safemode.sh

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ bash safemode.sh

4. 再打开一个窗口，执行

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ bin/hdfs dfsadmin -safemode leave

5. 观察

（a）再观察上一个窗口
    Safe mode is OFF
（b）HDFS集群上已经有上传的数据了。

NameNode多目录配置

注意得把集群重新配置，删除data和logs，并且format namenode

1. NameNode的本地目录可以配置成多个，且每个目录存放内容相同，增加了可靠性
2. 具体配置如下

• 在hdfs-site.xml文件中增加如下内容

<property>
    <name>dfs.namenode.name.dir</name>
<value>file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/name1,file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/name2</value>
</property>

• 停止集群，删除data和logs中所有数据。

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ rm -rf data/ logs/
[root@hadoop103 hadoop-2.7.2]$ rm -rf data/ logs/
[root@hadoop104 hadoop-2.7.2]$ rm -rf data/ logs/

• 格式化集群并启动。

[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ bin/hdfs namenode –format
[root@hadoop102 hadoop-2.7.2]$ sbin/start-dfs.sh

• 查看结果

[root@hadoop102 dfs]$ ll
总用量 12
drwx------. 3 root root 4096 12月 11 08:03 data
drwxrwxr-x. 3 root root 4096 12月 11 08:03 name1
drwxrwxr-x. 3 root root 4096 12月 11 08:03 name2