Hadoop-HDFS的DataNode介绍及原理

╰半橙微兮° 2022-10-11 14:57 215阅读 0赞

## DataNode ##

### DataNode工作机制 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1、一个数据块在 DataNode 上以文件形式存储在磁盘上,包括两个文件,一个是数据本  
身,一个是元数据包括数据块的长度,块数据的校验和,以及时间戳。

2、DataNode 启动后向 NameNode 注册,通过后,周期性(1 小时)的向 NameNode 上  
报所有的块信息。

3、心跳是每 3 秒一次,心跳返回结果带有 NameNode 给该 DataNode 的命令如复制块数  
据到另一台机器,或删除某个数据块。如果超过 10 分钟+30秒没有收到某个 DataNode 的心跳,则  
认为该节点不可用。

4、集群运行中可以安全加入和退出一些机器。

### 数据完整性 ###

DataNode 节点保证数据完整性的方法。

1、当 DataNode 读取 Block 的时候,它会计算 CheckSum。

2、如果计算后的 CheckSum,与 Block 创建时值不一样,说明 Block 已经损坏。

3、Client 读取其他 DataNode 上的 Block。

4、DataNode 在其文件创建后周期验证 CheckSum。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

前两个是常见的奇偶校验，及看1的个数是偶数则校验位为0，个数为奇数则为1；接收到数据后重新计算1的个数并与校验位对比，正确则校验通过；但是这种校验只能校验出单点故障（即一个数据发生变化的情况），对于多点故障则无法正确校验。

Hadoop采用crc校验，能够精确校验出传输数据是否出现变化。

crc（循环冗余检验）：发送方机使用某公式计算出被传送数据所含信息的一个值，并将此值附在被传送数据后，接收方计算机则对同一数据进行相同的计算，应该得到相同的结果。如果这两个CRC结果不一致，则说明发送中出现了差错，接收方计算机可要求发送方计算机重新发送该数据。

### 掉线时限参数设置 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

<property>
        <name>dfs.namenode.heartbeat.recheck-interval</name>
        <value>300000</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.heartbeat.interval</name>
        <value>3</value>
    </property>

需要注意的是 hdfs-site.xml 配置文件中的 heartbeat.recheck.interval 的单位为毫秒,dfs.heartbeat.interval 的单位为秒。

### 服役新节点 ###

随着业务的增长,数据量越来越大,原有的数据节点的容量已经不能满足存储数据的需求,需要在原有集群基础上动态添加新的数据节点。

1、基础环境准备

a.在 hadoop115主机上再克隆一台hadoop116主机  
b.修改 IP 地址和主机名称  
c.删除原来 HDFS 文件系统留存的文件(/opt/module/hadoop-2.7.2/data和logs)，必须保证新节点的data和logs是全新的  
d.source 一下配置文件

source /etc/profile

e.启动datanode和nodemanager

hadoop-daemon.sh start datanode
    
    yarn-daemon.sh start nodemanager

查看网页可以知道116已经加入成功了  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

如果出现 org.apache.hadoop.hdfs.server.datanode.DataNode: Problem connecting to server 的问题，查看当前执行start操作的用户是否非bd用户；如果出现失败需要重试的话，需要将data和logs目录删除之后进行重试。

f.检验时候加入成功

在116上传一个liubei文件，然后通过网页查看，出现了116，因此116datanode加入成功

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

如果数据出现不平衡的情况，可以使用如下命令使集群数据再次平衡

start-balancer.sh

这种方法加入确实是方便，但是有很大的安全隐患，可以对datanode进行白名单限制，只有白名单上的ip才能加入到集群中。

### 退役旧数据节点 ###

#### 添加白名单 ####

添加到白名单的主机节点,都允许访问 NameNode,不在白名单的主机节点,都会被退出。

配置白名单的具体步骤如下:  
1、在 NameNode 的/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop 目录下创建 dfs.hosts 文件

添加如下主机名称(不添加 hadoop116)  
hadoop113  
hadoop114  
hadoop115

2、在 NameNode 的 hdfs-site.xml 配置文件中增加 dfs.hosts 属性

<property>
        <name>dfs.hosts</name>
        <value>/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop/dfs.hosts</value>
    </property>

3、配置文件分发

xsync hdfs-site.xml

4、刷新 NameNode

hdfs dfsadmin -refreshNodes
    
    ## 结果如下
    Refresh nodes successful

刷新之前

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

刷新之后

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

可以看到116已经没有了。

查看刚上传的liubei文件的保存地址如下，发现116上还是存在着这个文件。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

5、更新 ResourceManager 节点

yarn rmadmin -refreshNodes

如果数据出现不平衡的情况，可以使用如下命令使集群数据再次平衡

start-balancer.sh

#### 黑名单退役 ####

在黑名单上面的主机都会被强制退出

在配置之前先恢复回原来的状态，即4个DN节点均能正常使用到情况，这里不能通过配置白名单来恢复，因为接下来将会配置黑名单，而黑名单和白名单上不能有相同的地址。

恢复原来的状态需要将hdfs-site.xml中白名单配置删除，并下发到各个服务器，然后执行刷新NameNode的操作。刷新后可以看到116已经进入到了DN管理当中，只是还未启动启动，需要将其启动。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

启动之后，查看116已经成功接入集群了。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

进行黑名单配置：

1、在 NameNode 的 /opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop 目录下创建dfs.hosts.exclude 文件  
添加如下主机名称(要退役的节点)  
hadoop116

2、在 NameNode 的 hdfs-site.xml 配置文件中增加 dfs.hosts.exclude 属性，并分发到各个服务器

<property>
        <name>dfs.hosts.exclude</name>
        <value>/opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop/dfs.hosts.exclude</value>
    </property>

3、刷新 NameNode、刷新 ResourceManager

hdfs dfsadmin -refreshNodes
    
    yarn rmadmin -refreshNodes

刷新成功之后，查看DN

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

发现116处于decommission in progress(退役中)，此时116正在将自己上面的数据拷贝到别的节点，数据越多退役持续时间越长。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

一段时间之后，发现116处于decommissioned (所有块已经复制完成)，此时我们去查看liubei文件，可以看到它已经被拷贝到了别的节点。

注意:如果副本数是 3,服役的节点小于等于 3,是不能退役成功的,需要修改副本数后才能退役成功。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

4、关闭DataName和NodeManager

hadoop-daemon.sh stop datanode 
    
    yarn-daemon.sh stop nodemanager

关闭节点之后116也还会在DN的列表中，需要集群下次启动之后才会将去从列表中去除

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]

如果数据出现不平衡的情况，可以使用如下命令使集群数据再次平衡

start-balancer.sh

这种退役方式温柔，且保证数据能够被其他节点继承，因此退役多考虑这种方式。

### DN多目录配置 ###

DataNode 也可以配置成多个目录,每个目录存储的数据不一样。即:数据不是副本

修改hdfs-site.xml，并下发到各个服务器，然后进行集群的初始化（先关闭所有进程，再将logs和data删除，最后格式化NameNode(hdfs namenode -format)），最后重新启动集群。

<property>
        <name>dfs.datanode.data.dir</name>
        <value>file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/data1,file:///${hadoop.tmp.dir}/dfs/data2</value>
    </property>

进行文件上传，通过到具体目录中查看发现文件只会存在一个文件夹下，也就是说DN的多目录配置是将上传的文件分开存储了，而NN的多目录配置是在各个目录中保存完全相同的数据。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221005/0f8770b0fe0740669d74b0557665e238.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NsZWFybHhq_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20221005/8dfd2026305d44939566d25c4581a4eb.png
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