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前言：

在說明checkpoint機制之前，先要了解下namenode、datanode的一些功能和職責。

1、NameNode的工作機制

問題場景：
1、集群啟動后，可以查看文件，但是上傳文件時報錯，打開web頁面可看到namenode正處于safemode狀態，怎么處理？(safemode是由于當前的namenode和大部分的datanode未建立完全的鏈接<即namenode不清楚有些數據的存儲位置造成的>)
2、Namenode服務器的磁盤故障導致namenode宕機，如何挽救集群及數據？(多種方法：1、早起設置集群時配置HA機制。2、在配置文件hdfs.site中將dfs.namenode.name.dir屬性配置多個目錄，就相當于對namenode數據做了多份備份，這樣做的好處是當其中一個目錄損壞了，也不會影響到Hadoop的元數據，特別是當其中一個目錄是NFS（網絡文件系統Network File System，NFS）之上，即使你這臺機器損壞了，元數據也得到保存。)
3、Namenode是否可以有多個（是，后面問題根據實際情況來具體分析）？namenode內存要配置多大？namenode跟集群數據存儲能力有關系嗎？
4、文件的blocksize究竟調大好還是調小好？
……
諸如此類問題的回答，都需要基于對namenode自身的工作原理的深刻理解。（目前的話個人件建議只需要了解以下的主要內容就行了，后續如果遇到問題再深入了解相關內容）

1. namenode的職責：
負責客戶端請求的響應；
元數據的管理（查詢，修改）；
2. 對元數據管理：
namenode對數據的管理采用了三種存儲形式：
A、內存元數據(NameSystem)：內存中有一份完整的元數據(內存meta data)。
B、磁盤元數據鏡像文件：磁盤有一個“準完整”的元數據鏡像（fsimage）文件(在namenode的工作目錄中)。
C、數據操作日志文件（可通過日志運算出元數據）：用于銜接內存metadata和持久化元數據鏡像fsimage之間的操作日志（edits文件）。
注：當客戶端對hdfs中的文件進行新增或者修改操作，操作記錄首先被記入edits日志文件中，當客戶端操作成功后，相應的元數據會更新到內存meta.data中。

2、DataNode的工作機制

問題場景：
1、集群容量不夠，怎么擴容？
2、如果有一些datanode宕機，該怎么辦？
3、datanode明明已啟動，但是集群中的可用datanode列表中就是沒有，怎么辦？

以上這類問題的解答，有賴于對datanode工作機制的深刻理解（目前的話個人件建議只需要了解以下的主要內容就行了，后續如果遇到問題再深入了解相關內容）
1、Datanode工作職責：
存儲管理用戶的文件塊數據
定期向namenode匯報自身所持有的block信息（通過心跳信息上報）
（這點很重要，因為，當集群中發生某些block副本失效時，集群如何恢復block初始副本數量的問題）

3、Secondary Namenode的Check point機制

了解了以上知識，接下來再來理解元數據的checkpoint機制是怎么一回事的時候就很容易了。
什么叫checkpoint?
每隔一段時間，會由secondary namenode將namenode上積累的所有edits和一個最新的fsimage下載到本地，并加載到內存進行merge（這個過程稱為checkpoint）
checkpoint機制如下圖所示：

1. 客戶端發送更新元數據的請求。
2. namenode在內存中更新元數據。
3. edits記錄更新的操作日志
4. namenode滾動當前正在寫的edits。
5. 將生成的fsimage和edtis下載到secender namenode.
6. 將下載到secender namenode的fsimage和edtis放入內存進行合并。
7. 合并更新后的元數據dump成新的image文件
8. 然后secender namenode請求namenode是否需要checkpoint
9. 如果需要就將edtis正在寫的那條日志進行滾動（即重復4步驟的操作）并將secender namenode生成的新的fsimage上傳到namenode并重命名為fsimage。

checkpoint的附帶作用
namenode和secondary namenode的工作目錄存儲結構完全相同，所以，當namenode故障退出需要重新恢復時，可以從secondary namenode的工作目錄中將fsimage拷貝到namenode的工作目錄，以恢復namenode的元數據。

最后重點陳述下Secondary Namenode與Namenode的HA機制的區別，有許多人認為Secondary Namenode其實就是namenode一個HA機制，其實不是這樣的。Secondary Namenode相當于Namenode的一個熱備份（比如電腦的一鍵還原），只是定期將合并的image文件通過checkpoint機制傳給Namenode，并不具備HA機制中當namenode掛了之后直接接管namenode的能力。更深層來說，HA機制中備份的namenode是對namenode內存、edtis、image的實時的備份，而Secondary Namenode只是對image定時的備份。所以兩者不是同一個東西。