分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍

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分布式集群——jdk配置与zookeeper环境搭建

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍

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前言

一 hadoop的相关概念

1.1 Hadoop概念

补充:块的存储

1.2 HDFS是什么

1.3 三种节点的功能

I、NameNode节点

II、fsimage与edits文件存放的内容介绍

III、DataNode节点

IV、SecondaryNameNode节点【辅助管理员信息】

1.4 HDFS的读写流程

1、读操作

2、写操作

1.5 HDFS元数据管理机制

1、如何持久化存储数据?

fsimage(镜像文件)

edits log(编辑日志)

2、SeconderyNameNode辅助管理元数据的流程

第一阶段:启动NameNode

第二阶段:SecondaryNameNode开始工作

3. 小细节

二 HDFS的五大机制

1、切片机制

2、汇报机制

3、心跳检测机制

4、负载均衡

5、副本机制

三 Hadoop安装

3.1 集群规划列表

3.2 上传压缩包

3.3 配置相关的文件

(1)修改core-site.xml配置文件

(2)修改hdfs-site.xml

(3)配置hadoop-env.sh

(4)配置mapred-site.xml

(5)配置yarn-site.xml文件

(6)修改mapred-env.sh

(7)修改slaves(配置我们的从机)

(8)前面配置好后,我们需要自己创建目录

(9)分发安装内容

(10)三台机器配置hadoop环境变量

(11)启动集群


前言

本文主要介绍hadoop的相关概念以及在Linux上面配置Hadoop的具体操作。

一 hadoop的相关概念

1.1 Hadoop概念

Hadoop是一个由Apache基金会所开发的分布式系统基础架构,HDFS、MR、Yarn三个重要的组件组 成。HDFS是GFS的实现(论文必须会),Hadoop的MR是MR的实现(论文稍微了解一下)。

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第1张图片

分片是客户端做的,专门的机器来接受请求,真正存节点的是客户端和datanode。

客户端建立通道上传,一次64k上传。存在缓存区。

切片是客户端负责切片,物理上分块,2.0以上为128M以上

目录信息在专门的机器上面,有两处存放位置【硬盘+内存】

读写文件时客户端与机器之间操作

文件需要嵌套缓冲流,

补充:块的存储

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第2张图片

通过机架感知原理 + 网络拓扑结构实现副本摆放

  • 第1个副本:优先本机存放,否则就近随机

  • 第2个副本:放在与第1个副本就近不同机架上的某一个服务器

  • 第3个副本:与第2个副本相同机架的不同服务器。

  • 如果还有更多的副本:随机放在各机架的服务器中。

1.2 HDFS是什么

分布式文件系统,适合一次写入,多次查询的情况。不支持并发写,不适用于小文件存储【小文件内容1M,但是存放的时候依旧为128M】。低时延的数据访问。

重要的三个节点

  • NameNode节点

  • DataNode节点

  • SecondaryNameNode节点【辅助源操作信息】

1.3 三种节点的功能

I、NameNode节点

NameNode节点:

  • NameNode负责存储数据文件的元数据

  • NameNode负责管理文件系统目录结构接受客户端的文件操作请求

NameNode维护两套数据:

  • 一套是文件目录与数据块之间的对应关系【静态

  • 一套是数据块与存储节点之间的对应关系【动态

前一套数据是静态的,存放在磁盘上,通过fsimage和edits【编辑日志文件】文件来维护;

后一套是动态的,在集群重启时会在内存自动建立这些信息

  • 其中fsimage存储的是某一时段NameNode内存元数据信息(配置时通过hdfs-default.xml中的dfs.name.dir选项设置);【整个文件系统的目录结构以及文件相关信息】

  • edits记录操作日志文件(配置时通过hdfs-default.xml的dfs.name.edits.dir选项设置);fstime保存最近一次checkpoint的时间。

II、fsimage与edits文件存放的内容介绍

  • fsimage:镜像文件实际是存放的目录结构、文件属性等相关信息,是NameNode中关于 元数据的镜像。它是在NameNode启动时对整个文件系统的快照。

  • edits:编辑日志文件,记录对文件或者目录的修改信息,比如删除目录,修改文件等信 息。编辑日志一般命名规则是“edits_*”,它在NameNode启动后,记录对文件系统的改动 序列。

edits文件存放的是hadoop文件系统的所有更新操作的路径,文件系统客户端执行的所有写操作首先会被记录到edits文件中。

fsimage和edits文件都是经过序列化的,在NameNode启动的时候,它会将fsimage文件中的所有内容加载到内存中,之后再执行edits文件中的各项操作。使得内存中的元数据和实际的数据同步,存在内存中的元数据支持客户端的读操作。

III、DataNode节点

DataNode负责按Block存储数据文件。每一个数据文件都会按照Block大小进行划分。每个Block都会进行多副本备份(一般为三份),通常多个副本会按照一定的策略(机架感知策略)放在不同的DataNode节点上。

IV、SecondaryNameNode节点【辅助管理员信息】

SecondaryNameNode作为NameNode的冷备份。负责合并NameNode上的fsimage和edits文件。集群启动会交给namenode存到内存里面。

SecondaryNameNode的本质作用是辅助NameNode进行fsimage和editlogs的合并操作。

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第3张图片

  1. 首先,它定时到NameNode去获取edit logs,并更新到fsimage上。[注:Secondary NameNode自己的fsimage]

  2. 一旦它有了新的fsimage文件,它将其拷贝回NameNode中。

  3. NameNode在下次重启时会使用这个新的fsimage文件,从而减少重启的时间。

Secondary NameNode的整个目的是在HDFS中提供一个检查点。它只是NameNode的一个助手节点。这也是它在社区内被认为是检查点节点的原因。

1.4 HDFS的读写流程

1、读操作

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① 客户端向NameNode请求读取文件

② NameNode检查该文件是否存在以及该客户端是否具有读权限,有一个不满足则返回报错信息 两者都有则根据“机架感知原理”和“网络拓补图”,返回存储该文件的块地址(存储该文件的DataNode列表)

③ 客户端拿到返回的块地址后,并行的读取DataNode列表中对应的块信息 如果之前读取的是部分块的信息,则在这些块数据读取完毕后会重新请求NameNode 获取 剩下的块地址重新读取,直至所有数据块的信息读取完毕

⑤ 最后拼接块信息得到最终的文件

至此,读取文件操作完成

2、写操作

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① 客户端向NameNode请求上传文件

② NameNode检查是否已存在要上传的文件,如果已有则拒绝请求 如文件不存在则继续检查该客户端在待上传的目录下是否有写权限,如果无权限则返回报错信息,有权限则给客户端返回可以上传的信息

③ 客户端接收可以上传的信息后,对文件进行切块

④ 客户端重新请求NameNode,询问第一个数据块的上传位置

⑤ NameNode接收到客户端的请求后,根据副本机制、负载均衡、机架感知原理和网络拓补图,找到存储第一个数据块的DataNode列表(例如node1、node2、node3)后告知客户端

⑥ 客户端根据接收到的DataNode列表,连接就近的节点(例如node1)

⑦ 第一个节点收到请求后会与DataNode列表中的其他节点进行连接,形成“传输管道”,然后客户端通过数据报包(对数据块再进行切分)的方法开始给节点传输第一个数据块

⑧ 节点接收到数据块后,需要告知客户端块信息已上传成功 所以node3接收到信息后会反馈给node2已接收,node2再反馈给node1已接收,最后node1告知客户端已上传成功 这一步也称为【构建反向应答机制】

⑨ 第一个数据块上传完成后,客户端继续请求NameNode询问第二个数据块的上传位置,重复第四到第八步的操作,直至所有的数据块上传成功

至此,写文件操作完成

1.5 HDFS元数据管理机制

HDFS元数据按类型划分为两部分

持久化存储:

  • 文件、目录自身的属性信息,例如文件名,目录名,修改信息

  • 文件存储的相关信息,例如存储块信息,分块情况,副本个数

非持久化存储: DataNode节点中的数据块信息

1、如何持久化存储数据?

答:通过fsimage和edits log

fsimage(镜像文件)

保存Hadoop文件系统中的所有目录和元数据信息,但不保存文件块位置的信息 文件块位置信息只存储在内存中,是Namenode在DataNode加入集群时询问得到,并且间断的更新

edits log(编辑日志)

保存客户端对Hadoop集群的事务性操作记录(增、删、改)

2、SeconderyNameNode辅助管理元数据的流程

图解

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第6张图片

原理

第一阶段:启动NameNode

  • ① 如果是首次启动namenode格式化,则新建fsimage(镜像文件)和edits log(编辑日志) 如果是非首次启动,则直接加载fsimage和edits log到内存中

  • ② 客户端对元数据的增删改操作会实时的写入到edits log

第二阶段:SecondaryNameNode开始工作

  • ③ SecondaryNameNode会实时检查edits log的状态,只要满足一定阈值时(1小时或修改达到100W次)后就通知NameNode重新生成一个新的edits log文件,后续将操作记录写入新文件中

  • ④ SecondaryNameNode通过HTTP协议拉取NameNode中的fsimage和edits log到本地

  • ⑤ 对拉取过来的edits log和fsimage加载到内存中进行合并操作(这个过程也成为Checkpoint),形成新的fsimage文件

  • ⑥ 把新的fsimage推送给NameNode,替换旧fsimage

3. 小细节

  • ① 产生的edits log和fsiamge不会被立即删除,而是在集群重启或者这些文件达到一定量级后才会删除

  • ② 对edits log和fsimage的合并操作实在SecondaryNameNode实现的,整个过程NameNode不参与

  • ③ 实际开发中,NameNode和SecondaryNameNode一般部署在不同的服务器上,两者的配置几乎一样,只是SecondaryNameNode内存要稍微大点

  • ④ 紧急情况下,SecondaryNameNode可以用来恢复NameNode的元数据

二 HDFS的五大机制

1、切片机制

HDFS中的文件在物理上是分块(block)存储的,块的大小可以通过配置参数来规定,在hadoop2.x版本中默认大小是128M

2、汇报机制

① HDFS集群重新启动的时候,所有的DataNode都要向NameNode汇报自己的块信息 ② 当集群在正常工作的时,间隔一定时间(6小时)后DataNode也要向NameNode汇报一次自己的块信息

3、心跳检测机制

NameNode与DataNode依靠心跳检测机制进行通信

① DataNode每3秒给NameNode发送自己的心跳信息 ② 如果NameNode没有收到心跳信息,则认为DataNode进入“假死”状态。DataNode在此阶段还会再尝试发送10次(30s)心跳信息 ③ 如果NameNode超过最大间隙时间(10分钟)还未接收到DataNode的信息,则认为该DataNode进入“宕机”状态 ④ 当检测到某个DataNode宕机后,NameNode会将该DataNode存储的所有数据重新找台活跃的新机器做备份

4、负载均衡

让集群中所有的节点(服务器)的利用率和副本数尽量都保持一致或在同一个水平线上

5、副本机制

① 副本的默认数量为3 ② 当某个块的副本小于3份时,NameNode会新增副本 ③ 当某个块的副本大于3份时,NameNode会删除副本 ④ 当某个块的副本数小于3份且无法新增的时候,此时集群会强制进入安全模式(只能读,不能写)

三 Hadoop安装

3.1 集群规划列表

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第7张图片

检查我们的hadoop包对本地库的支持:切换到hadoop安装目录下,执行bin/hadoopchecknative回车即可。

3.2 上传压缩包

上传我们编译好的apache hadoop包并解压缩(下图红色标记的)

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解压hadoop的压缩包

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修改配置文件 /etc/profile ,后使用source命令使其生效。

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3.3 配置相关的文件

(1)修改core-site.xml配置文件

  vim /opt/hadoop的安装路径/etc/hadoop/core-site.xml

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定义hadoop集群系统的文件类型是一个分布式文件系统

 定义hadoop集群系统的文件类型是一个分布式文件系统
 
 定义hadoop集群中文件的类型,说明我们用的是分布式文件系统,该文件系统的主节点的node01节点上,分布式文件系统的服务端口号为8020。
     fs.default.name
     hdfs://node01:8020
 
 
     hadoop.tmp.dir
     /opt/software/hadoop-2.7.5/hadoopDatas/tempDatas
 
 定义文件缓冲区大小,实际工作中根据服务器性能动态调整
 
     io.file.buffer.size
     4096
 
 开启hdfs垃圾桶机制,删除掉的数据可以从垃圾桶中回收,单位:分钟
 删除掉的文件会先放在垃圾桶里面,而不是立刻从机器上删除掉。10080是七天,也就是说7天之后,会清理垃圾桶中超过7天的数据。一天是1440.
 
     fs.trash.interval
     10080
 

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(2)修改hdfs-site.xml

 设定辅助管理节点的主机和端口号
 
     dfs.namenode.secondary.http-address
     node01:50090
 
 设定NameNode(HDFS)主节点的访问地址(即:主机和端口号)——会非常常用可以通过网页查看分布式文件系统中的数据。
 
     dfs.namenode.http-address
     node01:50070
 
 指定namdenode存储元数据的位置,这个文件是不存在的,我们需要创建它。
 
     dfs.namenode.name.dir
     file:///export/opt/software/hadoop-2.7.5/hadoopDatas/namenodeDatas,file:///export/opt/software/hadoop-
 2.7.5/hadoopDatas/namenodeDatas2
 
 定义datanode数据存储的节点位置,实际工作中,一般先确定磁盘的挂载目录,然后多个目录用,进行分割。
 
     dfs.datanode.name.dir
     file:///export/opt/software/hadoop-2.7.5/hadoopDatas/datanodeDatas,file:///export/opt/software/hadoop-
 2.7.5/hadoopDatas/datanodeDatas2
 
 定义namenode编辑日志文件的存放目录
 
     dfs.namenode.edits.dir
     file:///export/opt/software/hadoop-2.7.5/hadoopDatas/nn/edits
 
 定义检查点的存放位置(定期从活动的NameNode下载fsimage和editlog,在本地合并它
 们,并将新映像上传回活动的NameNode)
 
     dfs.namenode.checkpoint.dir
     file:///export/opt/software/hadoop-2.7.5/hadoopDatas/dfs/snn/name
 
 
     dfs.namenode.checkpoint.edits.dir
     file:///export/opt/software/hadoop-2.7.5/hadoopDatas/dfs/snn/edits
 
 指定一个文件切片存储的副本个数
 
     dfs.replication
     3
 
 设置HDFS文件权限,暂时关闭,后期需要,可以再开启
 
     dfs.permissions
     false
 
 指定一个文件切片的大小,这里面指定的大小为128M
 
     dfs.blocksize
     134217728
 

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(3)配置hadoop-env.sh

 export JAVA_HOME=/opt/software/jdk1.8.0_281

(4)配置mapred-site.xml

 开启mapreduce的小任务模式,该模式是 2.x 开始引入的;以Uber模式运行 MR 作业,所
 有的 Map Tasks 和 Reduce Tasks 将会在 ApplicationMaster 所在的容器(container)中运行。如果数据量不是非常大,我们就可以开启小任务模式,这样可以提高2-3倍的效率。


     mapreduce.job.ubertask.enable
     true
 
 历史任务服务器的主机地址,通过该地址可以访问到我们曾经计算过的任务、结果及信
 息。
 
     mapreduce.jobhistory.address
     node01:10020
 
 设置通过网页访问历史任务的主机和端口
 
     mapreduce.jobhistory.webapp.address
     node01:19888
 

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第14张图片

(5)配置yarn-site.xml文件

 配置yarn主节点的位置
 
     yarn.resourcemanager.hostname
     node01
 
 NodeManager上运行的附属服务,只有我们配置为下方的值,才可以运行MR程序,默
 认值是””。
 
     yarn.nodemanager.aux-services
     mapreduce_shuffle
 
 开启日志聚合功能,将各种日志汇总在一起,进行显示。
 
     yarn.log-aggregation-enable
     true
 
 设置聚合日志保存的时间(单位:秒)
 
     yarn.log-aggregation.retain-seconds
     604800
 
 设置yarn集群的内存分配方案
 表示在节点上Yarn可使用的物理内存(M)
 
     yarn.nodemanager.resource.memory-mb
     20480
 
 单个容器可申请的最小与最大内存
 
     yarn.scheduler.minimum-allocation-mb
     2048
 
 在物理内存不够用的情况下,如果占用了大量虚拟内存并且超过了一定阈值,那么就认
 为当前集群的性能比较差,直接让你的终端报个错提醒你。
 
     yarn.nodemanager.vmem-pmem-ratio
     2.1
 

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第15张图片

(6)修改mapred-env.sh

 export JAVA_HOME=/opt/software/jdk1.8.0_281

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(7)修改slaves(配置我们的从机)

 node01
 node02
 node03

(8)前面配置好后,我们需要自己创建目录

目录结构如下:

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 [root@node01 hadoop-2.7.5]# mkdir hadoopDatas
 [root@node01 hadoop-2.7.5]# cd hadoopDatas/
 [root@node01 hadoopDatas]# ls
 [root@node01 hadoopDatas]# mkdir datanodeDatas
 [root@node01 hadoopDatas]# mkdir datanodeDatas2
 [root@node01 hadoopDatas]# mkdir namenodeDatas2
 [root@node01 hadoopDatas]# mkdir namenodeDatas
 [root@node01 hadoopDatas]# mkdir -p dfs/snn
 [root@node01 hadoopDatas]# cd dfs/snn/
 [root@node01 snn]# mkdir edits
 [root@node01 snn]# mkdir name
 [root@node01 snn]# cd ..
 [root@node01 dfs]# cd ..
 [root@node01 hadoopDatas]# mkdir -p nn/edits
 [root@node01 hadoopDatas]# mkdir tempDatas
 [root@node01 hadoopDatas]# tree
 .
 ├── datanodeDatas
 ├── datanodeDatas2
 ├── dfs
 │?? └── snn
 │??     ├── edits
 │??     └── name
 ├── namenodeDatas
 ├── namenodeDatas2
 ├── nn
 │?? └── edits
 └── tempDatas
 11 directories, 0 files

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第18张图片

PS:注意此处的文件夹在你的Hadoop安装路径下面

(9)分发安装内容

做一个文件的分发,将整个hadoop安装目录分发给node02和node03节点上去。 进入opt目录后,执行分发命令:

 scp -r hadoop-2.7.5 node02:/opt/software

此处选择需要Copy到node02节点的那个目录当中。

 scp -r hadoop-2.7.5 node03:/opt/software

(10)三台机器配置hadoop环境变量

 export JAVA_HOME=/opt/software/jdk1.8.0_281
 export ZOOKEEPER_HOME=/opt/software/zookeeper
 export HADOOP_HOME=/opt/software/hadoop-2.7.5
 export PATH=:$JAVA_HOME/bin:$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin:$HADOOP_HOME/bin:$HADOOP_HOME/sbin

别忘记用source /etc/profile使环境变量生效。

(11)启动集群

概述:主要是启动两个模块,hdfs和yarn。一定要注意:首次启动HDFS的时候,一定要对其进行格式化操作。本质上是一些清理和准备工作(会准备一些集群必备的文件等),因为此时的HDFS在物理上还是不存在的。 第一台机器执行如下操作: 进入到hadoop的安装目录中

 cd /opt/software/hadoop-2.7.5

进行格式化

 bin/hdfs namenode -format
 sbin/start-dfs.sh

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第19张图片

停止命令只要把start换成stop即可 从节点,用jps看一下,启动成功,有一个DataNode。

 sbin/start-yarn.sh
 sbin/mr-jobhistory-daemon.sh start historyserver

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第20张图片

分布式集群——搭建Hadoop环境以及相关的Hadoop介绍_第21张图片

三个端口查看界面

 http://node01:50070/explorer.html# 查看hdfs
 http://node01:8088/cluster 查看yarn集群
 http://node01:19888/jobhistory 查看历史完成的任务

windows访问不到node01,所以需要配置hosts 可以换成

 http://192.168.1.131:50070/explorer.html#/
 http://192.168.1.131:8088/cluster
 http://192.168.1.131:19888/jobhistory

备注:配置文件太多,所以,我们要远程修改Linux的文件,太麻烦了,所以,我们采用npp进行远程登录。

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总结

以上就是今天的内容~

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