HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

2024-01-11 10:48:58

NameNode和SecondaryNameNode

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NN 和 2NN 工作机制

问题1：NN的元数据存储在内存中还是磁盘中?

存储点 好处 坏处
内存 计算快 可靠性差
磁盘 可靠性高 计算速度慢

总和两者的好处，采用内存加磁盘的存储方式存储，磁盘中备份元数据Fslmage镜像文件。
如果内存中计算出结果之后，写入磁盘中，效率过低。引入了Edits编辑日志。

三个地方存储的内容
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）。
内存中有的数据=fslmage镜像文件的数据+Edits的操作

服务器一启动将 fslmage镜像文件的数据+Edits的操作 的结果加载到内存。因此，需要定期进行 FsImage 和 Edits 的合并，引入一个新的节点SecondaryNamenode，协助nn在过程中 FsImage 和 Edits 的合并。

HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

NameNode工作机制

1.第一次启动 NameNode 格式化后，创建 Fsimage镜像文件、和 Edits编辑日志文件edits_inprogress_001。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.客户端对元数据访问,如增删改请求。
3.记录操作日志、更新滚动日志。
4.NameNode 在内存中对元数据进行增删改。

Secondary NameNode

1.Secondary NameNode 询问 NameNode 是否需要 CheckPoint，直接带回 NameNode是否检查结果。

问题1:多久询问一次NameNode，checkPoint触发条件。
①定时时间到了，默认一个小时
②Edits中的数据满了

2.Secondary NameNode 请求执行 CheckPoint。
3.NameNode 滚动正在写的Edits日志。

问题2:怎么滚动的？
edits滚动生成一个新的edits.inprogress文件edits_inprogress_002。原来的edits_inprogress_001修改名称为edits_001,之后的操作都记录在edits_inprogress_002。

4.将edits_001和镜像文件fsimage拷贝到Secondary NameNode。
5.Secondary NameNode 加载编辑日志edits_001和镜像文件到内存。
6.合并生成新的镜像文件fsimage.chkpoint。
7.拷贝 fsimage.chkpoint 到 NameNode。
8.NameNode 将 fsimage.chkpoint 重新命名成 fsimage。

下次启动就将新的fsimage和edits_inprogress_002的内容加在一起就是最新的元数据。

Fsimage 和 Edits 解析

NameNode服务器在hadoop102，在NameNode目录下有Fsiamge和Edits文件，NameNode目录/opt/module/hadoop-3.1.3/data/dfs/name/current。

HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

Secondary NameNode服务器在hadoop104，Secondary NameNode目录/opt/module/hadoop-3.1.3/data/dfs/namesecondary/current/
HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

NameNode比Secondary NameNode多一个edits_inprogress_xxxx，最新的操作
HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

NameNode在格式化(初始化)之后，会在/opt/module/hadoop-3.1.3/data/dfs/name/current目录中产生如下文件

HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

oiv查看 Fsimage 文件

oiv和oev查看命令

oiv 查看Fsiamge文件
oev 查看Edits文件

基本语法

dfs oiv -p 文件类型 -i 镜像文件 -o 转换后文件输出路径

正常通过cat看镜像文件看不了，全是乱码，需要通过-p把镜像文件转换成其他格式，输出在其他路径下。

案例

[ranan@hadoop102 current]$ hdfs oiv -p XML -i fsimage_0000000000000000363 -o /opt/software/fsimage.xml

HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

将fsimage.xml下载到桌面，SecureCRT设置默认下载/上传路径

HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

[ranan@hadoop102 software]$ sz fsimage.xml

fsimage.xml文件内容理解

引用文章

文件组成

<INodeDirectorySection> 
	<inode> ... </inode>
	<inode> ... </inode>
</INodeDirectorySection>
<INodeDirectorySection>..</INodeDirectorySection>
<INodeDirectorySection>..</INodeDirectorySection>

主要内容

<inode>
    <id>16417</id>
    <type>FILE</type>         ------ 文件类型：常规文件（如果是文件夹则为 ‘DIRECTORY‘）
    <name>b.xml</name> 　　    ----- 文件名
    <replication>3</replication> --- 副本数
    <mtime>1603342078483</mtime> --- 创建时间
    <atime>1603342078253</atime> --- 修改时间
    <perferredBlockSize>134217728</perferredBlockSize> --- 块大小
    <permission>ranan:supergroup:rw-r--r--</permission> --- 权限
    <blocks>                                          ---- 被切成了几个块
        <block>                                       ---- 第一个块
            <id>1073741836</id>     ----- 块的id
            <genstamp>1013</genstamp> --- 块的时间戳
            <numBytes>313</numBytes>  --- 块中存放的数据的大小（该文件只有一个块，该大小即为文件大小）
        </block>
    </blocks>
</inode>

问题：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。

oev查看Edits文件

基本语法

dfs oev -p 文件类型 -i 日志文件 -o 转换后文件输出路径

正常通过cat看镜像文件看不了，全是乱码，需要通过-p把镜像文件转换成其他格式，输出在其他路径下。

案例

[ranan@hadoop102 current]$ hdfs oev -p XML -i edits_inprogress_0000000000000000400 -o /opt/software/edits.xml

将edits.xml下载到桌面

[ranan@hadoop102 software]$ sz edits.xml

edits.xml文件内容理解

引用文章

文件组成

一个edits文件记录了一次写文件的过程，该过程被分解成多个部分进行记录；（每条记录在hdfs中有一个编号）

<RECORD>    ---一个部分
<OPCODE> ... </OPCODE>
<DATA> ... </DATA>
</RECORD>

<RECORD>    ---一个部分
<OPCODE> ... </OPCODE>
<DATA> ... </DATA>
</RECORD>

文件内容理解，写入a.xml

1.文件首<OPCODE>OP_START_LOG_SEGMENT</OPCODE>

<RECORD>
    <OPCODE>OP_START_LOG_SEGMENT</OPCODE>   --- 表示对一次写操作记录的开始
    <DATA>
      <TXID>138</TXID>               ---------- HDFS的第138号记录
    </DATA>
</RECORD>

2.写入临时文件夹 <OPCODE>OP_ADD</OPCODE>
写入 ‘a.xml‘ 文件的过程中，会先将文件写到临时文件a.xml._COPYING_中，最后再将该文件重命名后存放到DN；

<RECORD>
    <OPCODE>OP_ADD</OPCODE>     ------------- 写文件操作
    <DATA>
      <TXID>139</TXID>       ---------------- HDFS的第139号记录
      <LENGTH>0</LENGTH>
      <INODEID>16416</INODEID>
      <PATH>/a.xml._COPYING_</PATH>       --- 写‘a.xml‘文件的过程中生成临时文件‘a.xml._COPYING‘
      <REPLICATION>3</REPLICATION>        --- 副本数
      <MTIME>1603341874966</MTIME>        --- 创建时间
      <ATIME>1603341874966</ATIME>        --- 修改时间
      <BLOCKSIZE>134217728</BLOCKSIZE>    --- 文件块的大小：128M
      <CLIENT_NAME>DFSClient_NONMAPREDUCE_-1327338057_1</CLIENT_NAME>   ---- 来源哪个客户端
      <CLIENT_MACHINE>192.168.10.102</CLIENT_MACHINE>        --------------- 通过哪个机器上传的
      <OVERWRITE>true</OVERWRITE>                            --------------- 是否允许被覆盖
      <PERMISSION_STATUS>                                         ---------- 权限信息
        <USERNAME>ranan</USERNAME>                                 ---------- 所属主
        <GROUPNAME>supergroup</GROUPNAME>                         ---------- 所属组
        <MODE>420</MODE>                                          ---------- 权限大小（777最大）
      </PERMISSION_STATUS>
      <RPC_CLIENTID>3299ce83-ba14-4468-8cf8-b5edb5dea153</RPC_CLIENTID> ---- 集群ID
      <RPC_CALLID>3</RPC_CALLID>
    </DATA>
  </RECORD>

3.分配块id<OPCODE>OP_ALLOCATE_BLOCK_ID</OPCODE>

<RECORD>
    <OPCODE>OP_ALLOCATE_BLOCK_ID</OPCODE> ---- 表示该步为记录 “定义块ID”
    <DATA>
      <TXID>140</TXID>                    ---- HDFS的第140号记录
      <BLOCK_ID>1073741835</BLOCK_ID>    ----- 块ID
    </DATA>
 </RECORD>

4.为块生成一个时间戳<OPCODE>OP_SET_GENSTAMP_V2</OPCODE>

<RECORD>
    <OPCODE>OP_SET_GENSTAMP_V2</OPCODE>
    <DATA>
      <TXID>141</TXID>
      <GENSTAMPV2>1012</GENSTAMPV2>
    </DATA>
</RECORD>

5.添加块<OPCODE>OP_ADD_BLOCK</OPCODE>

<RECORD>
    <OPCODE>OP_ADD_BLOCK</OPCODE>
    <DATA>
      <TXID>142</TXID>
      <PATH>/a.xml._COPYING_</PATH>
      <BLOCK>
        <BLOCK_ID>1073741835</BLOCK_ID>
        <NUM_BYTES>0</NUM_BYTES>
        <GENSTAMP>1012</GENSTAMP>
      </BLOCK>
      <RPC_CLIENTID></RPC_CLIENTID>
      <RPC_CALLID>-2</RPC_CALLID>
    </DATA>
 </RECORD>

6.封闭文件<OPCODE>OP_CLOSE</OPCODE>

<RECORD>
    <OPCODE>OP_CLOSE</OPCODE>
    <DATA>
      <TXID>143</TXID>
      <LENGTH>0</LENGTH>
      <INODEID>0</INODEID>
      <PATH>/a.xml._COPYING_</PATH>
      <REPLICATION>3</REPLICATION>
      <MTIME>1603341875516</MTIME>
      <ATIME>1603341874966</ATIME>
      <BLOCKSIZE>134217728</BLOCKSIZE>
      <CLIENT_NAME></CLIENT_NAME>
      <CLIENT_MACHINE></CLIENT_MACHINE>
      <OVERWRITE>false</OVERWRITE>
      <BLOCK>
        <BLOCK_ID>1073741835</BLOCK_ID>
        <NUM_BYTES>313</NUM_BYTES>
        <GENSTAMP>1012</GENSTAMP>
      </BLOCK>
      <PERMISSION_STATUS>
        <USERNAME>ranan</USERNAME>
        <GROUPNAME>supergroup</GROUPNAME>
        <MODE>420</MODE>
      </PERMISSION_STATUS>
    </DATA>
  </RECORD>

7.重命名临时文件 ‘a.xml.COPYING‘ 为 ‘a.xml‘ <OPCODE>OP_RENAME_OLD</OPCODE>

<RECORD>
    <OPCODE>OP_RENAME_OLD</OPCODE>
    <DATA>
      <TXID>144</TXID>
      <LENGTH>0</LENGTH>
      <SRC>/a.xml._COPYING_</SRC>
      <DST>/a.xml</DST>
      <TIMESTAMP>1603341875552</TIMESTAMP>
      <RPC_CLIENTID>3299ce83-ba14-4468-8cf8-b5edb5dea153</RPC_CLIENTID>
      <RPC_CALLID>8</RPC_CALLID>
    </DATA>
</RECORD>

问题：NameNode如何确定下次开机启动的时候合并哪些Edits

HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

注意时间，看到每间隔1h进行一次合并
集群开关机要合并一次

CheckPoint时间设置

hdfs-default.xml

1.通常情况下，SecondaryNameNode每隔一小时执行一次CheckPoint

<property> 
  <name>dfs.namenode.checkpoint.period</name> 
  <value>3600s</value> 
</property>

2.一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CheckPoint

<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>60s</value> 
<description> 1 分钟检查一次操作次数</description> 
</property>

HDFS05 NameNode和SecondaryNameNode

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