笔记-hadoop-HDFS-NameNode和SecondaryNameNode

——尚硅谷课程笔记整理

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NameNode和SecondaryNameNode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。

NameNode和SecondaryNameNode工作机制如图：

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。

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。

CheckPoint时间设置

查看hdfs-default.xml文档，一下为默认值

通常情况下，SecondaryNameNode每隔一小时执行一次

  dfs.namenode.checkpoint.period
  3600

 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。

  dfs.namenode.checkpoint.txns
  1000000
操作动作次数



  dfs.namenode.checkpoint.check.period
  60
 1分钟检查一次操作次数

NameNode故障处理

NameNode故障后，可以采用如下两种方法恢复数据。

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）

   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

   cd /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/
   scp -r liun@hadoop103:/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary/* ./name/

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

   
     dfs.namenode.checkpoint.period
     120
   
   
   
     dfs.namenode.name.dir
     /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name
   
   

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）

   cd /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/
   scp -r liun@hadoop103:/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary/* ./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

   cd /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/
   scp -r liun@hadoop103:/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary ./
   cd namesecondary
   rm -rf in_use.lock

5. 导入检查点数据（等待一会ctrl+c结束掉）

   hdfs namenode -importCheckpoint

NameNode多目录配置

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

具体配置如下

1.修改hdfs-site.xml文件

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

2.停止集群，删除data和logs中所有数据

3.格式化集群并启动。

NameNode多目录完毕

集群安全模式

概述

1、NameNode启动
NameNode启动时，首先将镜像文件（Fsimage）载入内存，并执行编辑日志（Edits）中的各项操作。一旦在内存中成功建立文件系统元数据的映像，则创建一个新的Fsimage文件和一个空的编辑日志。此时，NameNode开始监听DataNode请求。这个过程期间，NameNode一直运行在安全模式，即NameNode的文件系统对于客户端来说是只读的。
2、DataNode启动
系统中的数据块的位置并不是由NameNode维护的，而是以块列表的形式存储在DataNode中。在系统的正常操作期间，NameNode会在内存中保留所有块位置的映射信息。在安全模式下，各个DataNode会向NameNode发送最新的块列表信息，NameNode了解到足够多的块位置信息之后，即可高效运行文件系统。
3、安全模式退出判断
如果满足“最小副本条件”，NameNode会在30秒钟之后就退出安全模式。所谓的最小副本条件指的是在整个文件系统中99.9%的块满足最小副本级别（默认值：dfs.replication.min=1）。在启动一个刚刚格式化的HDFS集群时，因为系统中还没有任何块，所以NameNode不会进入安全模式。

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）