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（59）NN和2NN的工作机制

NameNode的数据是存储在磁盘中，还是在内存中？

内存：计算快，但可靠差，节点崩了就全丢了；

磁盘：可靠性高，但是计算慢（因为需要频繁的IO交互）；

内存+磁盘：内存计算完后就持久化到磁盘，可靠性提高了，计算也相对较快了，但其实相比全内存，还是会慢一些（毕竟还是有频繁IO交互）；

目前NN的机制是，内存中维护一套数据，然后磁盘上维护两个文件，fsImage负责存储数据的值，Edits负责记录对数据的操作记录，且fsImage + Edits = 内存中的数据。

fsImage：存储数据

Edits：只记录追加，不修改原始地址，类似日志，只记录操作；

服务器启动的时候，就会将fsImage + Edits 的数据加载到内存。

服务器关闭的时候，就把Edits的数据加载到fsImage中（保证fsImage中是最完全的）。

但只在关闭的时候做刷新，也不行，太危险，而且会导致关机时间变长，因此最好的方式是每隔一段时间，就用Edits去刷一下fsImage中的值，这部分就是2NN负责的（定期进行合并）。

这两个文件在集群的data/dfs/name/current/下。

NameNode的完整流程如图：

对NameNode来讲，主要是执行以下几步：

1. 开机，加载fsImage镜像文件和Edits编辑文件进内存（如果NameNode是第一次启动，则是新建这两个文件）；
2. client发送增删改请求；
3. Edits编辑文件，负责记录数据的增删改日志，然后再发送请求，修改内存中的对应值
4. 内存开始对应的增删改；

2NN工作流程：

2NN会周期性被触发，去问NN是否需要合并数据做checkpoint。

触发条件有两个：

• 定时时间到（默认时间是1h）；
• Edits文件中的数据满了（一般是1百万条，防止数据过多，合并时效率会慢）；

2NN在请求执行checkpoint操作时：

• 滚动正在写的Edits。如果当前在写的Edits文件叫做edits_inprogress_001，那么NN会将其命名为edits_001，同时新建edits_inprogress_002，之后client过来的增删改请求，会由新的edits_inprogress_002来记录；
• 将上一步中的edits_001和fsIamge镜像文件复制到2NN，两者合并加载到内存。
• 上一步后，会在2NN中生成一个新的fsImage，被命名为fsImage.chkpoint;
• 把得到的fsImage.chkpoint文件拷贝回NN目录下，并重命名，覆盖原先的fsImage。

因此，2NN和NN之间的文件差异，就在于NN会有一个edits_inprogress_xxx的文件，而2NN中只有edits_xxx这样的文件。

（60）FsImage镜像文件

NameNode被格式化之后，会在/opt/module/hadoop-3.13/data/tmp/dfs/name/current目录中产生如下文件：

fsimage_0000000000000000000
fsimage_0000000000000000000.md5
seen_txid
VERSION

• fsimage：是HDFS文件系统元数据的一个永久性的检查点，包含HDFS文件系统的所有目录和iNode的序列化信息等；
• Edits：存放HDFS文件系统的所有增删改操作。所有写操作会首先被记录在Edits文件里，而不是先直接操作内存；
• seen_txid：保存的是一个数字，代表最新fsimage文件后缀的数字；
• VERSION：保存集群ID等信息；

如何查看FsImage镜像文件里的内容呢？

常规方式不可以，可以通过HDFS指令来把镜像文件转成常规格式的文件，以此来查看：

hdfs oiv -p 文件类型 -i 镜像文件地址 -o 转换后文件的输出路径

如：

hdfs oiv -p XML -i /opt/module/hadoop-3.13/data/tmp/dfs/name/current/fsimage_0000000000000000234 -o /opt/software/fsimage.xml

就是把指定的fsImage文件，输出成常规的xml文件，然后cat输出的xml文件就可以查看内容。

fsImage文件里都放了什么内容？

如HDFS的目录结构，在HDFS中，无论是文件还是目录，都被视为是一个inode节点。通过每个iNode的parent和child的依赖关系，镜像文件里以树形结构维护着整个HDFS的目录结构等信息。

NameNode里面如何记录块信息呢？

事实上，NameNode里并不会主动记录，哪个文件块存储在哪个DataNode上，而是每次通电后，DataNode们会主动向NameNode汇报，我这里存了哪些文件块。

所以FsImage镜像文件里，只会记录HDFS的目录信息，而不会记录文件块存储在哪些DataNode上，估计这种信息是维护在内存里的？

（61）Edits编辑日志

查看Edits编辑日志文件：

hdfs oev -p 文件类型 -o 转换后文件的输出路径

打开文件会看到，Edits是由一个一个组成的，每次增删改操作都会在文件后追加生成一个。

那么在合并Edits的时候，应该合并哪个或者哪些Edits呢？

如果当前的fsImage后缀到了355，那么就合并Edits后缀大于355的，如356，357等。

因为fsImage后缀到了355之后，就证明Edits的355及之前的已经合并完了，没啥用了。

（62）Checkpoint时间设置

是指2NN多久时间，会联系NN去合并镜像文件和编辑日志。

之前说过，2NN在触发指定条件后，就会去NN那儿合并文件，触发条件有两个：

• 定时时间到（默认时间是1h）；
• Edits文件中的数据满了（一般是1百万条，防止数据过多，合并时效率会慢）；

关于定时时间，默认是3600s，即1H，关于默认情况的时间设置是在hdfs-default.xml中，搜索dfs.namenode.checkpoint.period，value就是checkpoint的时间。

如果Edits里面的操作数满了，也会触发合并。这个默认的操作数是一百万次，且每隔1min检查一次。

同样的，也是在hdfs-default.xml中搜索设置。

<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>

注意：在企业生产中，我们一般也用不上这些参数，因为正常情况下，企业会搭建NameNode的高可用，所以就用不到2NN。

参考文献

1. 【尚硅谷大数据Hadoop教程，hadoop3.x搭建到集群调优，百万播放】