HDFS的高可用架構是怎樣工作的?

　　在HDFS分布式文件系統(tǒng)中，NameNode是系統(tǒng)的核心節(jié)點，它存儲了各類元數據信息，并負責管理文件系統(tǒng)的命名空間和客戶端對文件的訪問。但是，在Hadoop1.0版本中，NameNode只有一個，一旦這個NameNode發(fā)生故障，就會導致整個Hadoop集群不可用，也就是發(fā)生了單點故障問題。

　　為了解決單點故障問題，Hadoop2.0中的HDFS中增加了對高可用的支持。在高可用的HDFS集群中，通常有兩臺或者兩臺以上的機器充當NameNode，在任意時間內，都要保證至少有一臺機器處于活動(Active)狀態(tài)，一臺機器處于備用(Standby)狀態(tài)。處于活動狀態(tài)的NameNode負責處理客戶端請求，而處于備用狀態(tài)的NameNode則處于“隨時待命”狀態(tài)。一旦處于活動狀態(tài)NameNode節(jié)點發(fā)生故障，那么處于備用狀態(tài)的NameNode會立即接管它的任務并開始處理客戶端請求，保證業(yè)務不會出現(xiàn)明顯中斷，不影響系統(tǒng)的正常對外服務。接下來，通過一張圖來描述HDFS的高可用架構，如圖1所示。

　　圖1 HDFS的高可用架構

　　圖1所示的高可用架構中，共包含了兩個NameNode，其中一個處于活動狀態(tài)，一個處于備用狀態(tài)，活躍狀態(tài)的NameNode將更新的數據寫入共享存儲系統(tǒng)中，備用狀態(tài)的NameNode會一直監(jiān)聽共享存儲系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)有新的數據，就會立即從共享存儲系統(tǒng)中將這些數據加載到自己內存中，從而保證與活躍狀態(tài)的數據同步。

　　Zookeeper是一種在HDFS高可用集群中集中提供自動故障轉移功能的服務，它為每個NameNode都分配了一個故障恢復控制器(Zookeeper Failover Controller，簡稱ZKFC)，該控制器用于監(jiān)控NameNode的健康狀態(tài)，并通過“心跳”方式定期和Zookeeper保持通信。一旦NameNode發(fā)生故障，Zookeeper會通知備用狀態(tài)的NameNode啟動，使其成為活動狀態(tài)去處理客戶端請求，從而實現(xiàn)高可用。