java大数据最全课程学习笔记(4)--HDFS NN,2NN,DN及HDFS2.x新特性
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HDFS NN,2NN,DN及HDFS2.x新特性
NameNode和SecondaryNameNode（重点）
NN和2NN工作机制
- 第一阶段：NameNode启动
- 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。
- 客户端对元数据进行增删改的请求。
- NameNode记录操作日志，更新滚动日志。
- NameNode在内存中对数据进行增删改。
- 第二阶段：Secondary NameNode工作
- Secondary NameNode询问NameNode是否需要CheckPoint。直接带回NameNode是否检查结果。
- Secondary NameNode请求执行CheckPoint。
- NameNode滚动正在写的Edits日志。
- 将滚动前的编辑日志和镜像文件拷贝到Secondary NameNode。
- Secondary NameNode加载编辑日志和镜像文件到内存，并合并。
- 生成新的镜像文件fsimage.chkpoint。
- 拷贝fsimage.chkpoint到NameNode。
- 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
- 概念
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ncKKYAUd-1594953771729)(https://img2020.cnblogs.com/blog/1577985/202007/1577985-20200717103746433-604238945.png)]
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oiv查看Fsimage文件
-
查看oiv和oev命令
[aaa@qq.com current]$ hdfs oiv apply the offline fsimage viewer to an fsimage oev apply the offline edits viewer to an edits file -
基本语法
hdfs oiv -p 文件类型 -i镜像文件 -o 转换后文件输出路径 -
案例实操
[aaa@qq.com current]$ pwd /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/current [aaa@qq.com current]$ hdfs oiv -p XML -i fsimage_0000000000000000025 -o /opt/module/hadoop-2.7.2/fsimage.xml [aaa@qq.com current]$ cat /opt/module/hadoop-2.7.2/fsimage.xml查看xml文件,部分显示结果如下
<inode> <id>16386</id> <type>DIRECTORY</type> <name>user</name> <mtime>1512722284477</mtime> <permission>atguigu:supergroup:rwxr-xr-x</permission> <nsquota>-1</nsquota> <dsquota>-1</dsquota> </inode> <inode> <id>16387</id> <type>DIRECTORY</type> <name>atguigu</name> <mtime>1512790549080</mtime> <permission>atguigu:supergroup:rwxr-xr-x</permission> <nsquota>-1</nsquota> <dsquota>-1</dsquota> </inode> <inode> <id>16389</id> <type>FILE</type> <name>wc.input</name> <replication>3</replication> <mtime>1512722322219</mtime> <atime>1512722321610</atime> <perferredBlockSize>134217728</perferredBlockSize> <permission>atguigu:supergroup:rw-r--r--</permission> <blocks> <block> <id>1073741825</id> <genstamp>1001</genstamp> <numBytes>59</numBytes> </block> </blocks> </inode >-
思考：可以看出，Fsimage中没有记录块所对应DataNode，为什么？
在集群启动后，要求DataNode上报数据块信息，并间隔一段时间后再次上报。
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oev查看Edits文件
-
基本语法
hdfs oev -p 文件类型 -i编辑日志 -o 转换后文件输出路径 -
案例实操
[aaa@qq.com current]$ hdfs oev -p XML -i edits_0000000000000000012-0000000000000000013 -o /opt/module/hadoop-2.7.2/edits.xml [aaa@qq.com current]$ cat /opt/module/hadoop-2.7.2/edits.xml查看xml文件
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <EDITS> <EDITS_VERSION>-63</EDITS_VERSION> <RECORD> <OPCODE>OP_START_LOG_SEGMENT</OPCODE> <DATA> <TXID>129</TXID> </DATA> </RECORD> <RECORD> <OPCODE>OP_ADD</OPCODE> <DATA> <TXID>130</TXID> <LENGTH>0</LENGTH> <INODEID>16407</INODEID> <PATH>/hello7.txt</PATH> <REPLICATION>2</REPLICATION> <MTIME>1512943607866</MTIME> <ATIME>1512943607866</ATIME> <BLOCKSIZE>134217728</BLOCKSIZE> <CLIENT_NAME>DFSClient_NONMAPREDUCE_-1544295051_1</CLIENT_NAME> <CLIENT_MACHINE>192.168.1.5</CLIENT_MACHINE> <OVERWRITE>true</OVERWRITE> <PERMISSION_STATUS> <USERNAME>atguigu</USERNAME> <GROUPNAME>supergroup</GROUPNAME> <MODE>420</MODE> </PERMISSION_STATUS> <RPC_CLIENTID>908eafd4-9aec-4288-96f1-e8011d181561</RPC_CLIENTID> <RPC_CALLID>0</RPC_CALLID> </DATA> </RECORD> <RECORD> <OPCODE>OP_ALLOCATE_BLOCK_ID</OPCODE> <DATA> <TXID>131</TXID> <BLOCK_ID>1073741839</BLOCK_ID> </DATA> </RECORD> <RECORD> <OPCODE>OP_SET_GENSTAMP_V2</OPCODE> <DATA> <TXID>132</TXID> <GENSTAMPV2>1016</GENSTAMPV2> </DATA> </RECORD> <RECORD> <OPCODE>OP_ADD_BLOCK</OPCODE> <DATA> <TXID>133</TXID> <PATH>/hello7.txt</PATH> <BLOCK> <BLOCK_ID>1073741839</BLOCK_ID> <NUM_BYTES>0</NUM_BYTES> <GENSTAMP>1016</GENSTAMP> </BLOCK> <RPC_CLIENTID></RPC_CLIENTID> <RPC_CALLID>-2</RPC_CALLID> </DATA> </RECORD> <RECORD> <OPCODE>OP_CLOSE</OPCODE> <DATA> <TXID>134</TXID> <LENGTH>0</LENGTH> <INODEID>0</INODEID> <PATH>/hello7.txt</PATH> <REPLICATION>2</REPLICATION> <MTIME>1512943608761</MTIME> <ATIME>1512943607866</ATIME> <BLOCKSIZE>134217728</BLOCKSIZE> <CLIENT_NAME></CLIENT_NAME> <CLIENT_MACHINE></CLIENT_MACHINE> <OVERWRITE>false</OVERWRITE> <BLOCK> <BLOCK_ID>1073741839</BLOCK_ID> <NUM_BYTES>25</NUM_BYTES> <GENSTAMP>1016</GENSTAMP> </BLOCK> <PERMISSION_STATUS> <USERNAME>atguigu</USERNAME> <GROUPNAME>supergroup</GROUPNAME> <MODE>420</MODE> </PERMISSION_STATUS> </DATA> </RECORD> </EDITS >思考：NameNode如何确定下次开机启动的时候合并哪些Edits？
-
CheckPoint时间设置
-
默认设置为SecondaryNameNode每隔一小时执行一次.
[hdfs-default.xml]
<property> <name>dfs.namenode.checkpoint.period</name> <value>3600</value> </property> -
或者一分钟检查一次操作次数，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
NameNode故障后，可以采用如下两种方法恢复数据。
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方法一：将SecondaryNameNode中数据拷贝到NameNode存储数据的目录；
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kill -9 NameNode进程
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删除NameNode存储的数据（/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name）
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ rm -rf /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/* -
拷贝SecondaryNameNode中数据到原NameNode存储数据目录
[aaa@qq.com dfs]$ scp -r aaa@qq.com:/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary/* ./name/ -
重新启动NameNode
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-
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。
-
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> -
kill -9 NameNode进程
-
删除NameNode存储的数据（/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name）
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ rm -rf /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/* -
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
[aaa@qq.com dfs]$ scp -r aaa@qq.com:/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary ./ [aaa@qq.com namesecondary]$ rm -rf in_use.lock [aaa@qq.com dfs]$ pwd /opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs [aaa@qq.com dfs]$ ls data name namesecondary -
导入检查点数据（等待一会ctrl+c结束掉）
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ bin/hdfs namenode -importCheckpoint -
启动NameNode
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ sbin/hadoop-daemon.sh start namenode
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集群安全模式
- 概述
- 当NN中所保存的所有块的最小副本数(默认为1) / 块的总数 > 99.9%时，NN会在30秒之后自动离开安全模式！
-
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）
-
案例
模拟等待安全模式
-
查看当前模式
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -safemode get Safe mode is OFF -
先进入安全模式
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ bin/hdfs dfsadmin -safemode enter -
创建并执行下面的脚本
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ touch safemode.sh [aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ vim safemode.sh #!/bin/bash hdfs dfsadmin -safemode wait hdfs dfs -put /opt/module/hadoop-2.7.2/README.txt / [aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ chmod 777 safemode.sh [aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ ./safemode.sh -
再打开一个窗口，执行
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ bin/hdfs dfsadmin -safemode leave -
观察
-
再观察上一个窗口
Safe mode is OFF
-
HDFS集群上已经有上传的数据了
-
即等待模式输入的命令(写操作)会在安全模式关闭后执行.
-
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
-
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。
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ xcall rm -rf data/ logs/ -
格式化集群并启动。
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ bin/hdfs namenode –format [aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ sbin/start-dfs.sh -
查看结果
[aaa@qq.com dfs]$ ll 总用量 12 drwx------. 3 atguigu atguigu 4096 12月 11 08:03 data drwxrwxr-x. 3 atguigu atguigu 4096 12月 11 08:03 name1 drwxrwxr-x. 3 atguigu atguigu 4096 12月 11 08:03 name2
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DataNode（重点）
DataNode工作机制
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TFq6kzES-1594953771734)(https://img2020.cnblogs.com/blog/1577985/202007/1577985-20200717103903907-1973895694.png)]
- 一个数据块在DataNode上以文件形式存储在磁盘上，包括两个文件，一个是数据本身，一个是元数据包括数据块的长度，块数据的校验和，以及时间戳。
- DataNode启动后向NameNode注册，通过后，周期性（1小时）的向NameNode上报所有的块信息。
- 心跳是每3秒一次，心跳返回结果带有NameNode给该DataNode的命令如复制块数据到另一台机器，或删除某个数据块。如果超过10分钟没有收到某个DataNode的心跳，则认为该节点不可用。
- 集群运行中可以安全加入和退出一些机器。
数据完整性
-
当DataNode读取Block的时候，它会计算CheckSum。
-
如果计算后的CheckSum，与Block创建时值不一样，说明Block已经损坏。
-
Client读取其他DataNode上的Block。
-
DataNode在其文件创建后周期验证CheckSum，如图所示。
掉线时限参数设置
需要注意的是hdfs-site.xml 配置文件中的heartbeat.recheck.interval的单位为毫秒，dfs.heartbeat.interval的单位为秒。
<property>
<name>dfs.namenode.heartbeat.recheck-interval</name>
<value>300000</value>
</property>
<property>
<name> dfs.heartbeat.interval </name>
<value>3</value>
</property>
服役新数据节点
随着公司业务的增长，数据量越来越大，原有的数据节点的容量已经不能满足存储数据的需求，需要在原有集群基础上动态添加新的数据节点。
-
环境准备
-
在hadoop103主机上再克隆一台hadoop104主机
-
修改IP地址和主机名称
-
删除原来HDFS文件系统留存的文件（/opt/module/hadoop-2.7.2/data 和log）
-
source 一下配置文件
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ source /etc/profile
-
-
服役新节点具体步骤
-
直接启动DataNode，即可关联到集群
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ sbin/hadoop-daemon.sh start datanode [aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ sbin/yarn-daemon.sh start nodemanager -
在hadoop104上上传文件
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ hadoop fs -put /opt/module/hadoop-2.7.2/LICENSE.txt / -
如果数据不均衡，可以用命令实现集群的再平衡
[aaa@qq.com sbin]$ ./start-balancer.sh starting balancer, logging to /opt/module/hadoop-2.7.2/logs/hadoop-atguigu-balancer-hadoop101.out Time Stamp Iteration# Bytes Already Moved Bytes Left To Move Bytes Being Moved
-
退役旧数据节点
添加白名单
添加到白名单的主机，都允许访问NameNode，不在白名单的主机，都会被退出。
配置白名单的具体步骤如下：
-
在NameNode的/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop目录下创建dfs.hosts文件(文件名称随意,路径随意)
[aaa@qq.com hadoop]$ pwd /opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop [aaa@qq.com hadoop]$ touch dfs.hosts [aaa@qq.com hadoop]$ vi dfs.hosts添加如下主机名称（不添加hadoop104）
hadoop101
hadoop102
hadoop103
-
在NameNode的hdfs-site.xml配置文件中增加dfs.hosts属性
<property> <name>dfs.hosts</name> <value>/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop/dfs.hosts</value> </property> -
配置文件分发
[aaa@qq.com hadoop]$ xsync hdfs-site.xml -
刷新NameNode
aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -refreshNodes -
更新ResourceManager节点
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ yarn rmadmin -refreshNodes -
如果数据不均衡，可以用命令实现集群的再平衡
[aaa@qq.com sbin]$ ./start-balancer.sh starting balancer, logging to /opt/module/hadoop-2.7.2/logs/hadoop-atguigu-balancer-hadoop101.out Time Stamp Iteration# Bytes Already Moved Bytes Left To Move Bytes Being Moved
黑名单退役
在黑名单上面的主机都会被强制退出。
-
在NameNode的/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop目录下创建dfs.hosts.exclude文件(名称路径随意)
[aaa@qq.com hadoop]$ pwd /opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop [aaa@qq.com hadoop]$ touch dfs.hosts.exclude [aaa@qq.com hadoop]$ vi dfs.hosts.exclude添加如下主机名称（要退役的节点）
hadoop104 -
在NameNode的hdfs-site.xml配置文件中增加dfs.hosts.exclude属性
<property> <name>dfs.hosts.exclude</name> <value>/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop/dfs.hosts.exclude</value> </property> -
刷新NameNode、刷新ResourceManager
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ hdfs dfsadmin -refreshNodes Refresh nodes successful [aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ yarn rmadmin -refreshNodes 17/06/24 14:55:56 INFO client.RMProxy: Connecting to ResourceManager at hadoop102/192.168.1.102:8033 -
检查Web浏览器，退役节点的状态为decommission in progress（退役中），说明数据节点正在复制块到其他节点
-
等待退役节点状态为decommissioned（所有块已经复制完成），停止该节点及节点资源管理器。注意：如果副本数是3，服役的节点小于等于3，是不能退役成功的，需要修改副本数后才能退役
stopping datanode
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ sbin/hadoop-daemon.sh stop datanodestopping nodemanager
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ sbin/yarn-daemon.sh stop nodemanager -
如果数据不均衡，可以用命令实现集群的再平衡
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ sbin/start-balancer.sh starting balancer, logging to /opt/module/hadoop-2.7.2/logs/hadoop-atguigu-balancer-hadoop101.out Time Stamp Iteration# Bytes Already Moved Bytes Left To Move Bytes Being Moved注意：不允许白名单和黑名单中同时出现同一个主机名称。
Datanode多目录配置
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DataNode也可以配置成多个目录，每个目录存储的数据不一样。即**：数据不是副本**
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具体配置如下
hdfs-site.xml
<property> <name>dfs.datanode.data.dir</name> <value>file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/data1,file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/data2</value> </property>
HDFS 2.X新特性
集群间数据拷贝
-
scp实现两个远程主机之间的文件复制
scp -r hello.txt aaa@qq.com:/user/atguigu/hello.txt// 推 pushscp -r aaa@qq.com:/user/atguigu/hello.txt hello.txt// 拉 pullscp -r aaa@qq.com:/user/atguigu/hello.txt aaa@qq.com:/user/atguigu//是通过本地主机中转实现两个远程主机的文件复制；如果在两个远程主机之间ssh没有配置的情况下可以使用该方式。 -
采用distcp命令实现两个Hadoop集群之间的递归数据复制
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ bin/hadoop distcp hdfs://haoop101:9000/user/atguigu/hello.txt hdfs://hadoop102:9000/user/atguigu/hello.txt
Hadoop存档
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-FHehSW31-1594953771739)(https://img2020.cnblogs.com/blog/1577985/202007/1577985-20200717104003098-2095956521.png)]
案例实操
-
需要启动YARN进程
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ start-yarn.sh -
归档文件
把/user/atguigu/input目录里面的所有文件归档成一个叫input.har的归档文件，并把归档后文件存储到/user/atguigu/output路径下。
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ bin/hadoop archive -archiveName input.har –p /user/atguigu/input /user/atguigu/output -
查看归档
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ hadoop fs -lsr /user/atguigu/output/input.har [aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ hadoop fs -lsr har:///user/atguigu/output/input.har -
解归档文件
[aaa@qq.com hadoop-2.7.2]$ hadoop fs -cp har:/// user/atguigu/output/input.har/* /user/atguigu
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