Hadoop系列009-NameNode工作机制

本人微信公众号，欢迎扫码关注！

NameNode工作机制

1 NameNode & SecondaryNameNode工作机制

1.1 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查的请求

3）namenode记录操作日志，更新滚动日志。

4）namenode在内存中对数据进行增删改查

1.2 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

1.3 参数设置

（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>3600</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>60</value>
  <description> 1分钟检查一次操作次数</description>
</property>

2 NameNode版本号

2.1 查看namenode版本号

在/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/name/current这个目录下查看VERSION

namespaceID=1933630176
clusterID=CID-1f2bf8d1-5ad2-4202-af1c-6713ab381175
cTime=0
storageType=NAME_NODE
blockpoolID=BP-97847618-192.168.10.102-1493726072779
layoutVersion=-63

namenode版本号具体解释

（1）namespaceID在HDFS上，会有多个Namenode，所以不同Namenode的namespaceID是不同的，分别管理一组blockpoolID。

（2）clusterID集群id，全局唯一

（3）cTime属性标记了namenode存储系统的创建时间，对于刚刚格式化的存储系统，这个属性为0；但是在文件系统升级之后，该值会更新到新的时间戳。

（4）storageType属性说明该存储目录包含的是namenode的数据结构。

（5）blockpoolID：一个block pool id标识一个block pool，并且是跨集群的全局唯一。当一个新的Namespace被创建的时候(format过程的一部分)会创建并持久化一个唯一ID。在创建过程构建全局唯一的BlockPoolID比人为的配置更可靠一些。NN将BlockPoolID持久化到磁盘中，在后续的启动过程中，会再次load并使用。

（6）layoutVersion是一个负整数。通常只有HDFS增加新特性时才会更新这个版本号。

3 镜像文件和编辑日志文件

3.1 概念

3.1.1 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idnode的序列化信息。

3.1.2 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。

3.1.3 namenode格式化，具体做什么事

（1）创建fsimage文件，存储fsimage信息

（2）创建edits文件

（3）namenode被格式化之后，将产生如下所示的目录结构

3.2 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-2.7.2/data/tmp/dfs/name/current

[atguigu@hadoop102 current]$ hdfs oiv -p XML -i fsimage_0000000000000000025 -o /opt/module/hadoop-2.7.2/fsimage.xml

[atguigu@hadoop102 current]$ cat /opt/module/hadoop-2.7.2/fsimage.xml
将显示的xml文件内容拷贝到eclipse中创建的xml文件中，并格式化。

3.3 oev查看fsimage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-2.7.2/edits.xml

[atguigu@hadoop102 current]$ cat /opt/module/hadoop-2.7.2/edits.xml
将显示的xml文件内容拷贝到eclipse中创建的xml文件中，并格式化。

4 滚动编辑日志

正常情况HDFS文件系统有更新操作时，就会滚动编辑日志。也可以用命令强制滚动编辑日志。

1）滚动编辑日志（前提必须启动集群）

hdfs dfsadmin -rollEdits

2）镜像文件什么时候产生

Namenode启动时加载镜像文件和编辑日志

5 SecondaryNameNode目录结构

Secondary NameNode用来监控HDFS状态的辅助后台程序，每隔一段时间获取HDFS元数据的快照。

在/opt/module/hadoop-2.7.2/data/tmp/dfs/namesecondary/current这个目录中查看SecondaryNameNode目录结构。

SecondaryNameNode在previous.checkpoint子目录中备份了主namenode节点中的数据

SecondaryNameNode的previous.checkpoint目录、SecondaryNameNode的current目录和主namenode的current目录的布局相同。

好处：在主namenode发生故障时（假设没有及时备份数据），可以从SecondaryNameNode恢复数据。

方法一：将相关存储目录复制到新的namenode中；

方法二：使用-importCheckpoint选项启动namenode守护进程，从而将SecondaryNameNode用作新的主namenode。

6 集群安全模式操作

6.2 概述

Namenode启动时，首先将映像文件（fsimage）载入内存，并执行编辑日志（edits）中的各项操作。一旦在内存中成功建立文件系统元数据的映像，则创建一个新的fsimage文件和一个空的编辑日志。此时，namenode开始监听datanode请求。但是此刻，namenode运行在安全模式，即namenode的文件系统对于客户端来说是只读的。

系统中的数据块的位置并不是由namenode维护的，而是以块列表的形式存储在datanode中。在系统的正常操作期间，namenode会在内存中保留所有块位置的映射信息。在安全模式下，各个datanode会向namenode发送最新的块列表信息，namenode了解到足够多的块位置信息之后，即可高效运行文件系统。

如果满足“最小复本条件”，namenode会在30秒钟之后就退出安全模式。所谓的最小复本条件指的是在整个文件系统中99.9%的块满足最小复本级别（默认值：dfs.replication.min=1）。在启动一个刚刚格式化的HDFS集群时，因为系统中还没有任何块，所以namenode不会进入安全模式。

6.3 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。

（1）bin/hdfs dfsadmin -safemode get （功能描述：查看安全模式状态）

（2）bin/hdfs dfsadmin -safemode enter （功能描述：进入安全模式状态）

（3）bin/hdfs dfsadmin -safemode leave （功能描述：离开安全模式状态）

（4）bin/hdfs dfsadmin -safemode wait （功能描述：等待安全模式状态）

6.3 案例

编辑一个脚本

#!/bin/bash
bin/hdfs dfsadmin -safemode wait
bin/hdfs dfs –put ~/hello.txt /root/hello.txt