HDFS的高可用架構(gòu)是怎樣工作的?

　　在HDFS分布式文件系統(tǒng)中，NameNode是系統(tǒng)的核心節(jié)點(diǎn)，它存儲(chǔ)了各類元數(shù)據(jù)信息，并負(fù)責(zé)管理文件系統(tǒng)的命名空間和客戶端對(duì)文件的訪問(wèn)。但是，在Hadoop1.0版本中，NameNode只有一個(gè)，一旦這個(gè)NameNode發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)Hadoop集群不可用，也就是發(fā)生了單點(diǎn)故障問(wèn)題。

　　為了解決單點(diǎn)故障問(wèn)題，Hadoop2.0中的HDFS中增加了對(duì)高可用的支持。在高可用的HDFS集群中，通常有兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的機(jī)器充當(dāng)NameNode，在任意時(shí)間內(nèi)，都要保證至少有一臺(tái)機(jī)器處于活動(dòng)(Active)狀態(tài)，一臺(tái)機(jī)器處于備用(Standby)狀態(tài)。處于活動(dòng)狀態(tài)的NameNode負(fù)責(zé)處理客戶端請(qǐng)求，而處于備用狀態(tài)的NameNode則處于“隨時(shí)待命”狀態(tài)。一旦處于活動(dòng)狀態(tài)NameNode節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，那么處于備用狀態(tài)的NameNode會(huì)立即接管它的任務(wù)并開始處理客戶端請(qǐng)求，保證業(yè)務(wù)不會(huì)出現(xiàn)明顯中斷，不影響系統(tǒng)的正常對(duì)外服務(wù)。接下來(lái)，通過(guò)一張圖來(lái)描述HDFS的高可用架構(gòu)，如圖1所示。

　　圖1 HDFS的高可用架構(gòu)

　　圖1所示的高可用架構(gòu)中，共包含了兩個(gè)NameNode，其中一個(gè)處于活動(dòng)狀態(tài)，一個(gè)處于備用狀態(tài)，活躍狀態(tài)的NameNode將更新的數(shù)據(jù)寫入共享存儲(chǔ)系統(tǒng)中，備用狀態(tài)的NameNode會(huì)一直監(jiān)聽(tīng)共享存儲(chǔ)系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)有新的數(shù)據(jù)，就會(huì)立即從共享存儲(chǔ)系統(tǒng)中將這些數(shù)據(jù)加載到自己內(nèi)存中，從而保證與活躍狀態(tài)的數(shù)據(jù)同步。

　　Zookeeper是一種在HDFS高可用集群中集中提供自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移功能的服務(wù)，它為每個(gè)NameNode都分配了一個(gè)故障恢復(fù)控制器(Zookeeper Failover Controller，簡(jiǎn)稱ZKFC)，該控制器用于監(jiān)控NameNode的健康狀態(tài)，并通過(guò)“心跳”方式定期和Zookeeper保持通信。一旦NameNode發(fā)生故障，Zookeeper會(huì)通知備用狀態(tài)的NameNode啟動(dòng)，使其成為活動(dòng)狀態(tài)去處理客戶端請(qǐng)求，從而實(shí)現(xiàn)高可用。