1、背景介绍

Hadoop2.0.0之前，在一个HDFS集群中，NameNode存在单节点故障（SPOF）：因为集群中只有一个NameNode所以在使用过程中，如果该NameNode出现故障或数据丢失，那么整个集群将瘫痪，故障NameNode节点故障无法恢复，将导致整个集群不能恢复，这也是Hadoop2.0.0之前版本不可靠的表现。

为了解决hadoop2.0.0之前的单点问题，在hadoop2通过在同一个集群上运行两个NameNode的主动/被动配置热备份，这样集群允许在一个NameNode出现故障时转移到另外一个NameNode来保证集群的正常运。两个NameNode有相同的职能。在任何时候，一个是active状态的，一个是standby状态的。当集群运行时，只有active状态的NameNode是正常工作的，standby状态的NameNode是处于待命状态的，时刻同步active状态NameNode的数据。一旦active状态的NameNode不能工作，通过手工或者自动切换，standby状态的NameNode就可以转变为active状态的，就可以继续工作了，这就是高可靠。

2、体系结构

在一个典型的HA集群中，需要选择两台单独的机器作为NameNode，并且在任何时候，一个NameNode处于活跃状态，另外一个则处于备用状态；活跃的NameNode负责集群中所有客户端操作，备用节点作为从节点，在活跃节点故障时提供一个快速的故障转移。
为了备用节点能够与活跃节点保持同步，两个节点之间增加了一个守护进程“JournalNodes”（JNS），当任何namespace被活动节点所修改，JNS都会记录edits及相应的操作日志，备用节点会从JNS上读取edits，并将edits中所记录操作应用在自己的namespace，在发生故障时，备用节点将能确保在自己成为活动节点之前通过JNS读取了所有的edits，从而确保namespace在故障转移前是完全同步的。
为了提供一个快速的故障转移，备用节点有必要保存最新的集群中数据块的位置，为了实现这一目的，datanode配置了两个namenode，并给两个namenode发送块的信息及心跳。
需要确保集群中有且仅有一个namenode是活跃的，否则，两个namenode之间的分歧很可能造成数据丢失或其他错误；为了防止该问题的出现，JNS只允许一个namenode（即 active node）存在写权限，在故障转移期间，新的活跃的namenode将接管写权限，这将有效地防止其他NameNode持续处于活跃状态,并允许新的活动节点安全的进行故障转移。

3、环境介绍

linux系统：CentOS 7.0 （64位）
内存：4G
Hadoop版本：2.7.0（仅供学习使用，暂不建议生产使用）
面向人群：Hadoop初学者

4、Hadoop集群结构说明

4.1 集群结构

4.2 hosts文件配置

$ vi /etc/hosts
192.168.1.130 hadoop01
192.168.1.131 hadoop02
192.168.1.132 hadoop03

5、Hadoop集群配置

Hadoop需要通过SSH来启动Slave列表中主机的Hadoop守护进程，对于分布式，Hadoop会依次启动/etc/hadoop/savle文件中配置的主机进程。下面的所有操作都在hadoop用户下执行。

5.1、配置SSH免密码登录：

登陆到hadoop01，并在hadoop用户的home目录下执行以下命令：

$ssh-keygen  -t  dsa  -P  ''  -f  ~/.ssh/id_dsa

(注解：ssh-keygen表示生成密钥；-t指定密钥类型；-P 提供密语；-f生成的密钥文件)
其中：~表示当前目录，此处为/home/hadoop，”单引号之间没有空格。执行命令后，会在在/home/hadoop目录下创建.ssh目录，并在.ssh目录下生成id_dsa及id_dsa.pub 文件。这是SSH的一对私钥和公钥。

把id_dsa.pub(公钥)追加到授权的key中，并修改key的权限

$ cat ~/.ssh/id_dsa.pub >> ~/.ssh/authorized_keys
$ chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys

将hadoop01的.ssh目录拷贝到hadoop02、hadoop03，并验证是否可以免密码登陆，第一次可能需要输入密码：

[hadoop01@master .ssh]$ ssh hadoop02
Last login: Sat Dec 20 14:53:48 2014 from 192.168.1.130

出现这样的信息，表示SSH配置成功。

注:上述免密码登录是为了方便操作，直接复制.ssh目录，所以三台机子私钥和公钥都一样，从而实现面密码登录；如果三台机器分别生成一对私钥和公钥，则需要将三台机子的公钥分别追加到每台机器的授权key中，并修改key权限。

5.2、Hadoop分布式集群配置：

Hadoop的分布式安装过程非常简单，只需要将Hadoop安装包解压到指定的目录就可以了，接下来对Hadoop的主要配置文件进行配置。

将Hadoop安装包解压到/hadoop 目录下：

$tar –zxvf hadoop-2.7.0.tar.gz -C /hadoop

然后针对/hadoop/hadoop-2.7.0/etc/hadoop目录下几个主要文件进行配置：
hadoop-env.sh、yarn-env.sh 、core-site.xml、hdfs-site.xml、mapred-site.xml、yarn-site.xml、slaves

5.2.1、配置hadoop-env.sh

编辑hadoop-env.sh，找到JAVA_HOME指定JDK的安装配置

$vi hadoop-env.sh
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.6.0_45

5.2.2、配置yarn-env.sh

编辑yarn-env.sh，找到JAVA_HOME指定JDK的安装配置

$vi yarn-env.sh
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.6.0_45

5.2.3、配置core-site.xml

$vi core-site.xml

    
    
        fs.defaultFS
        hdfs://cluster
    
    
    
        ha.zookeeper.quorum
        hadoop01:2181,hadoop02:2181,hadoop03:2181
    
    
        ha.zookeeper.session-timeout.ms
        60000
    
    
    
        ha.failover-controller.cli-check.rpc-timeout.ms
        60000
    
    
    
        ipc.client.connect.timeout
        20000
    
    
    
        hadoop.tmp.dir
        file:/data/hadoop/tmp
    

5.2.4、配置hdfs-site.xml

Hadoop中的HDFS配置，主要配置备份方式，及NameNode、DataNode、NameSecondary存储地址。
$vi hdfs-site.xml

    
    
        dfs.nameservices
        cluster
    
    
    
        dfs.ha.namenodes.cluster
        nn1,nn2
    
    
    
        dfs.namenode.rpc-address.cluster.nn1
        hadoop01:9000
    
    
        dfs.namenode.rpc-address.cluster.nn2
        hadoop02:9000
    
    
    
        dfs.namenode.http-address.cluster.nn1
        hadoop01:50070
    
    
        dfs.namenode.http-address.cluster.nn2
        hadoop02:50070
    

    
        dfs.namenode.servicerpc-address.cluster.nn1
        hadoop01:53310
    
    
        dfs.namenode.servicerpc-address.cluster.nn2
        hadoop02:53310
    

    
    
        dfs.namenode.shared.edits.dir
        qjournal://hadoop01:8485;hadoop02:8485;hadoop03:8485/cluster
        
    
    
    
        dfs.journalnode.edits.dir
        /data/hadoop/journal/data
    
    
    
        dfs.ha.automatic-failover.enabled
        true
    

    
    
        dfs.client.failover.proxy.provider.cluster
        org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.ha.ConfiguredFailoverProxyProvider
        
    
    
    
        dfs.ha.fencing.methods
        
            sshfence
            shell(/bin/true)
        
    
    
    
        dfs.ha.fencing.ssh.private-key-files
        /home/hadoop/.ssh/id_rsa
    
    
    
        dfs.ha.fencing.ssh.connect-timeout
        30000
    

    
        dfs.webhdfs.enabled
        true
    
    
        dfs.permissions.enable
        false
    
    
        dfs.permissions
        false
    
    
        dfs.image.transfer.bandwidthPerSec
        1048576
    

    
        dfs.replication
        3
    
    
        dfs.namenode.name.dir
        file:/data/hadoop/dfs/name
    
    
        dfs.datanode.name.dir
        file:/data/hadoop/dfs/data
    
    
        dfs.namenode.checkpoint.dir
        file:/data/hadoop/dfs/namesecondary
    

5.2.5、配置mapred-site.xml

Hadoop的MapReduce框架配置，配置MapReduce框架名称
$vi mapred-site.xml

        
                mapreduce.framework.name
                yarn
        
        
                yarn.app.mapreduce.am.staging-dir
                /tmp/hadoop-yarn/staging
        

5.2.6、配置yarn-site.xml

$vi yarn-site.xml

     
       yarn.nodemanager.aux-services 
       mapreduce_shuffle 
     
     
       yarn.resourcemanager.hostname 
        hadoop01 
     

5.2.7、配置slaves节点列表

对于分布式安装，该文件中需要配置从节点机器名。

$vi slaves
hadoop02
hadoop03

(注解:slaves节点配置列表，伪分布式配置为：localhost)

5.2.8、配置Hadoop环境变量

这是一个可选步骤，为了方便执行Hadoop命令，可以在hadoop用户的环境变量中添加Hadoop环境变量。切换到hadoop用户的home目录，编辑.bash_profile文件，添加以下内容：
$vi .bash_profile

export  HADOOP_HOME=/hadoop/hadoop-2.7.0
export  HADOOP_COMMON_LIB_NATIVE_DIR=$HADOOP_HOME/lib/native
export  HADOOP_OPTS="-Djava.library.path=$HADOOP_HOME/lib"
export  PATH=$HADOOP_HOME/bin:$PATH

使用source命令，使其立即生效：source .bash_profile，到此，整个Hadoop伪分布式安装完毕，接下来就可以格式HDFS文件系统，并启动Hadoop系统。

5.3、启动集群

5.3.1、启动zookeeper集群

相关知识详见：http://blog.csdn.net/hyx1990/article/details/48225887

5.3.2、启动journalnode集群

在hadoop01上执行如下命令完成JournalNode集群的启动：

$sbin/hadoop-daemons.sh start journalnode

执行jps命令，可以查看到JournalNode的java进程pid；

5.3.3、格式化zkfc

在hadoop01上执行如下命令，完成格式化,让在zookeeper中生成HA节点

hdfs zkfc –formatZK

（注意，这条命令最好手动输入，直接copy执行有可能会有问题，当时部署就跳到坑里半天才出来）
格式成功后，查看zookeeper中可以看到

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /hadoop-ha
[ns]

5.3.4、格式化hdfs

hadoop namenode –formats

(注意：手动输入命令执行)

5.3.5、启动NameNode

首先在hadoop01上启动active节点，在hadoop01上执行如下命令

$ sbin/hadoop-daemon.sh start namenode

在hadoop02上同步namenode的数据，同时启动standby的namenod,命令如下

#把NameNode的数据同步到hadoop02上
$ hdfs namenode –bootstrapStandby
#启动mhadoop02上的namenode作为standby
$ sbin/hadoop-daemon.sh start namenode

5.3.6、启动datanode

在hadoop01上执行如下命令

$ sbin/hadoop-daemons.sh start datanode

5.3.7、启动YARN

在hadoop01上执行如下命令

$ sbin/start-yarn.sh 

5.3.7、启动ZKFC

在hadoop01上执行如下命令

$ sbin/hadoop-daemons.sh start zkfc

全部启动完后分别在hadoop01、hadoop02、hadoop03上执行jps后进程列表如下：

#hadoop01
3232 JournalNode
3648 NodeManager
3426 DFSZKFailoverController
2660 QuorumPeerMain
2901 NameNode
3014 DataNode
3527 ResourceManager
3816 Jps
#hadoop02
2961 DFSZKFailoverController
2658 NameNode
2517 QuorumPeerMain
3111 Jps
2727 DataNode
2840 JournalNode
3081 NodeManager
#hadoop03
2722 JournalNode
3029 Jps
2518 QuorumPeerMain
2649 DataNode
2863 NodeManager

6、测试HA

正常启动后hadoop01的namenode与hadoop02的namenode状态截图如下：

此时在hadoop01上执行如下命令关闭namenode

$ sbin/hadoop-daemon.sh stop namenode

再次查看hadoop02上的namenode，发现自动切换为active了，结果如下：