HDFS的高可用架构是怎样工作的?

　　在HDFS分布式文件系统中，NameNode是系统的核心节点，它存储了各类元数据信息，并负责管理文件系统的命名空间和客户端对文件的访问。但是，在Hadoop1.0版本中，NameNode只有一个，一旦这个NameNode发生故障，就会导致整个Hadoop集群不可用，也就是发生了单点故障问题。

　　为了解决单点故障问题，Hadoop2.0中的HDFS中增加了对高可用的支持。在高可用的HDFS集群中，通常有两台或者两台以上的机器充当NameNode，在任意时间内，都要保证至少有一台机器处于活动(Active)状态，一台机器处于备用(Standby)状态。处于活动状态的NameNode负责处理客户端请求，而处于备用状态的NameNode则处于“随时待命”状态。一旦处于活动状态NameNode节点发生故障，那么处于备用状态的NameNode会立即接管它的任务并开始处理客户端请求，保证业务不会出现明显中断，不影响系统的正常对外服务。接下来，通过一张图来描述HDFS的高可用架构，如图1所示。

　　图1 HDFS的高可用架构

　　图1所示的高可用架构中，共包含了两个NameNode，其中一个处于活动状态，一个处于备用状态，活跃状态的NameNode将更新的数据写入共享存储系统中，备用状态的NameNode会一直监听共享存储系统，一旦发现有新的数据，就会立即从共享存储系统中将这些数据加载到自己内存中，从而保证与活跃状态的数据同步。

　　Zookeeper是一种在HDFS高可用集群中集中提供自动故障转移功能的服务，它为每个NameNode都分配了一个故障恢复控制器(Zookeeper Failover Controller，简称ZKFC)，该控制器用于监控NameNode的健康状态，并通过“心跳”方式定期和Zookeeper保持通信。一旦NameNode发生故障，Zookeeper会通知备用状态的NameNode启动，使其成为活动状态去处理客户端请求，从而实现高可用。