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Hadoop3  NameNode 和 SecondaryNameNode工作流程


NN 和 2NN 工作机制
思考:NameNode 中的元数据是存储在哪里的?

     首先,我们做个假设,如果存储在 NameNode 节点的磁盘中,因为经常需要进行随机访问,还有响应客户请求,必然是效率过低。
因此,元数据需要存放在内存中。
但如果只存在内存中,一旦断电,元数据丢失,整个集群就无法工作了。因此产生在磁盘中备份元数据的FsImage。
这样又会带来新的问题,当在内存中的元数据更新时,如果同时更新 FsImage,就会导致效率过低,
但如果不更新,就会发生一致性问题,一旦 NameNode 节点断电,就会产生数据丢失。
因此,引入 Edits 文件(只进行追加操作,效率很高)。每当元数据有更新或者添加元数据时,修改内存中的元数据并追加到 Edits 中。
这样,一旦 NameNode 节点断电,可以通过 FsImage 和 Edits 的合并,合成元数据。
       但是,如果长时间添加数据到 Edits 中,会导致该文件数据过大,效率降低,而且一旦断电,恢复元数据需要的时间过长。
因此,需要定期进行 FsImage 和 Edits 的合并,如果这个操作由NameNode节点完成,又会效率过低。
因此,引入一个新的节点SecondaryNamenode,专门用于 FsImage 和 Edits 的合并。



1)第一阶段:NameNode 启动
(1)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。
(2)客户端对元数据进行增删改的请求。
(3)NameNode 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。

2)第二阶段:Secondary NameNode 工作
(1)Secondary NameNode 询问 NameNode 是否需要 CheckPoint。直接带回 NameNode
是否检查结果。
(2)Secondary NameNode 请求执行 CheckPoint。
(3)NameNode 滚动正在写的 Edits 日志。
(4)将滚动前的编辑日志和镜像文件拷贝到 Secondary NameNode。
(5)Secondary NameNode 加载编辑日志和镜像文件到内存,并合并。
(6)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。


Fsimage 和 Edits 解析

1,Fsimage和Edits概念


NameNode被格式化之后,将在/opt/module/hadoop3.1.3/data/tmp/dfs/name/current目录中产生如下文件
(1)Fsimage文件:HDFS文件系统元数据的一个永久性的检查点,其中包含HDFS文件系统的所有目录和文件inode的序列化信息。
                 fsimage_0000000000000000000
                 fsimage_0000000000000000000.md5
                 seen_txid
                 VERSION
(2)Edits文件:存放HDFS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。
(3)seen_txid文件保存的是一个数字,就是最后一个edits_的数字
(4)每 次NameNode启动的时候都会将Fsimage文件读入内存,加 载Edits里面的更新操作,保证内存
中的元数据信息是最新的、同步的,可以看成NameNode启动的时候就将Fsimage和Edits文件进行了合并。

1)oiv 查看 Fsimage 文件
(1)查看 oiv 和 oev 命令
[atguigu@hadoop102 current]$ hdfs
oiv apply the offline fsimage viewer to an fsimage
oev apply the offline edits viewer to an edits file

(2)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

(3)案例实操

[atguigu@hadoop102 current]$ pwd
/opt/module/hadoop-3.1.3/data/dfs/name/current


[atguigu@hadoop102 current]$ hdfs oiv -p XML -i fsimage_0000000000000000025 -o /opt/module/hadoop-3.1.3/fsimage.xml
[atguigu@hadoop102 current]$ cat /opt/module/hadoop-3.1.3/fsimage.xml

将显示的 xml 文件内容拷贝到 Idea 中创建的 xml 文件中,并格式化。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。

2)oev 查看 Edits 文件
(1)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

(2)案例实操
[atguigu@hadoop102 current]$ hdfs oev -p XML -i edits_0000000000000000012 - 0000000000000000013 -o /opt/module/hadoop-3.1.3/edits.xml
[atguigu@hadoop102 current]$ cat /opt/module/hadoop-3.1.3/edits.xml

将显示的 xml 文件内容拷贝到 Idea 中创建的 xml 文件中,并格式化。显示结果如下。
<?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>192.168.10.102</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?



2, CheckPoint 时间设置


1)通常情况下,SecondaryNameNode 每隔一小时执行一次。
[hdfs-default.xml]
<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。


<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>



转载请标明出处【Hadoop3 NameNode 和 SecondaryNameNode工作流程原理】。

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