虛擬環(huán)境下快速部署Hadoop 集群的探討

孔瑞平 天津工業(yè)職業(yè)學(xué)院

一、 Hadoop 介紹

1.Hadoop 框架

Hadoop 是Apache 旗下的一個分布式計算的開源平臺，它詳細的為用戶提供了系統(tǒng)底層的細節(jié)，是一種分布式的基礎(chǔ)架構(gòu)。Hadoop 框架是采用JAVA 語言來編寫的，因此它具有較好的跨平臺性，且能夠很好的適用于各種廉價的集群中。

分布式文件系統(tǒng)HDFS 和分布式計算系統(tǒng)MR 是Hadoop 框架中兩個較為重要的組件，重要應(yīng)用在于這兩個重要組件的分布式處理功能。由于Hadoop 框架具有的明顯優(yōu)點，各個領(lǐng)域中已逐步在采用Hadoop 來處理大量的企業(yè)歷史數(shù)據(jù)等，其中以互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)為主。目前，國內(nèi)大量應(yīng)用Hadoop框架來完成數(shù)據(jù)處理的主要有淘寶、中國移動、京東、華為和百度等大型網(wǎng)站。

2.Hadoop 核心組件

(1）MapReduce（分布式計算系統(tǒng)）：MR 主要負責(zé)作業(yè)的批處理和分布式的計算，完成了海量數(shù)據(jù)的大量計算和處理工作。

(2）HDFS（分布式存儲系統(tǒng)）：采用HDFS 實現(xiàn)了超大數(shù)據(jù)集的存儲，可采用廉價的成千上百臺普通服務(wù)器同時存儲大量數(shù)據(jù)。實際上，海量數(shù)據(jù)是同時存儲在很多臺分布式的主機中，實現(xiàn)了在集群主機之間很好的通過網(wǎng)絡(luò)共享文件系統(tǒng)，但在用戶看來仍像是存儲在同一臺主機中。

(3）YARN：屬于Hadoop 框架的資源調(diào)度系統(tǒng)，它主要負責(zé)調(diào)度集群中各主機的CPU、內(nèi)存等資源。

(4）HBase：是一種分布式的超大型數(shù)據(jù)庫，用戶在處理數(shù)據(jù)時主要依賴HBase 來實現(xiàn)隨機讀寫操作，而HDFS 只是實現(xiàn)了順序讀寫，不是真正意義上的存儲。

(5）Spark：Spark 的邏輯和MR 類似，不同點在于MR 是基于硬盤方面的計算，而Spark 框架是內(nèi)存方面的計算，所以從一定程度上來說，Spark 框架的性能占有優(yōu)勢。

(6）Hive：它主要實現(xiàn)了數(shù)據(jù)倉庫的作用。數(shù)據(jù)倉庫一般主要用于存儲海量的歷史數(shù)據(jù)，用于企業(yè)決策、統(tǒng)計分析等情況下，從多種維度出發(fā)使用、分析、統(tǒng)計數(shù)據(jù)，最終滿足用戶的數(shù)據(jù)處理要求。Hive 的功能主要是基于MR，把SQL 語句轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的MR 作業(yè)。

(7）Flume：主要用做日志收集，負責(zé)收集分析流式數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的眾多實時流數(shù)據(jù)。

二、虛擬環(huán)境準(zhǔn)備

1.安裝VMware 虛擬機

本部署采用的是VMware 14 版本的虛擬機，它要求本地主機的CPU 必須要支持虛擬化功能。按照步驟，設(shè)置虛擬機名稱、指定磁盤容量（如果機器許可, 可以設(shè)置為略大的空間，如30G）。為了性能考慮，將虛擬機磁盤存儲為單個文件，并進行光驅(qū)的鏡像索引。結(jié)合本機的性能設(shè)置，選擇合適的處理器數(shù)量和每個處理器的內(nèi)核數(shù)量，完成一系列的配置后成功安裝虛擬機軟件。

2.安裝centos7 系統(tǒng)

本文以centos7 版本進行研究，在安裝centos7 之前，需要保證BIOS 中虛擬化功能已正確打開。若虛擬機正確安裝后，但打開時沒有反應(yīng)，一般是 Windows 防火墻的問題。首先要把防火墻關(guān)閉，如果表現(xiàn)正常了，再將VMware 加入到防火墻的例外中。

安裝CentOS 7 按需設(shè)置虛擬機的主機名、啟動后設(shè)置等，安裝成功后，能夠正常打開圖形化的Linux 桌面。然后，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)工作模式，進行虛擬機網(wǎng)絡(luò)配置：當(dāng)你的電腦所處網(wǎng)絡(luò)不是DHCP方式，而是為每臺虛擬機固定IP 地址，采用NAT 模式。滿足以上條件，但仍上不去外網(wǎng)，改用橋接方式，橋接方式需要處在DHCP 環(huán)境下，否則不設(shè)置靜態(tài)IP 地址，則不能連通網(wǎng)絡(luò)。配置完成后打開終端，測試網(wǎng)絡(luò)的連通性，達到虛擬機能和本地主機、外網(wǎng)之間都能夠正常通信。

按照以上方法，需要準(zhǔn)備好三臺虛擬主機，主機名分別為：master、slave1 和slave2，并確保三臺虛擬主機之間的網(wǎng)絡(luò)是連通的。

三、Hadoop 環(huán)境準(zhǔn)備

在部署Hadoop 之前，必須要明確其安裝方式，按照確定的運行模式進行相應(yīng)的環(huán)境變量等配置，完成Hadoop 平臺的部署。

1.選擇運行模式

在單機模式下，程序都運行同一個主機中。開發(fā)階段大多會選用單機模式來調(diào)試和運行程序；在集群模式中，將使用虛擬環(huán)境安裝多個虛擬主機，來模擬一個集群中的多臺主機。

2.運行 Hadoop 的用戶

一般情況下，需要指定系統(tǒng)的用戶來操作Hadoop 集群，本集群中三臺虛擬主機都默認使用stu 用戶 。

3.相關(guān)配置

Hadoop 框架主要使用XML 文件，來配置Hadoop 生態(tài)系統(tǒng)中的眾多組件，其中部分關(guān)鍵的XML 配置文件如下。

(1）core-site.xml：屬于hadoop 的核心配置文件 。

(2）hdfs-site.xml：是HDFS 組件的配置文件，主要用于完成HDFS 的相關(guān)配置。

(3）mapred-site.xml：是MR 組件的配置文件。

(4）yarn-site.xml：是YARN 組件的配置文件, 主要用于完成YARN 的相關(guān)配置。

以上XML 配置文件，全部保存在Hadoop 框架安裝路徑中的etc/hadoop 子目錄下。

四、Hadoop 平臺的安裝與部署

（一）單機配置與部署

在master 虛擬主機中，默認都是使用stu 用戶來操作。

1.通過Xshell 軟件，把Hadoop 的安裝包上傳到master 主機下的相應(yīng)目錄中。

2.通過tar 命令解壓至安裝的目錄中：tar zvxf 安裝文件的名稱。

3.配置JDK：基于JAVA 語言的Hadoop 框架，需要JDK 運行環(huán)境。Hadoop 局限于某個用戶，如果這個用戶在登錄后未進到shell的情況下需要環(huán)境生效，就需要同時配置.bash_ profile 文件。經(jīng)修改后，需要通過source 命令使得設(shè)置的環(huán)境變量生效。

4.配置虛擬機的環(huán)境變量

(1）配置 Hadoop 的 環(huán)境變量：在hadoop-env.sh 文件的JAVA_HOME 變量中，中加入JDK 的安裝路徑。命令為：export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_211。

(2）配置 Linux 的環(huán)境變量：編輯./bash_profile 文件，增加JAVA_HOME 和HADOOP_HOME 目錄，在PATH 路徑中添加JAVA_HOME/bin, HADOOP_HOME/bin, HADOOP_HOME/sbin。最后，使用source 命令讓環(huán)境變量生效。

5.運行和驗證：以stu 用戶來驗證環(huán)境變量是否設(shè)置成功，使用命令hadoop version 來驗證。

（二）集群模式配置和部署

按照（一）中方法部署好master 虛擬主機后，打開master 主機，將已配置成功的hadoop 配置文件復(fù)制到集群中其他虛擬主機slave1 和slave2 中。復(fù)制完成后，所有虛擬主機的環(huán)境配置均完成，各虛擬主機相互之間的網(wǎng)絡(luò)也是互通的。最后，通過jps 命令查看集群中三臺虛擬主機的守護進程，來驗證Hadoop 部署是否成功。

五、實現(xiàn) ssh 免密登錄

為了實現(xiàn)集群中主機之間快速、方便的實現(xiàn)遠程訪問、批量復(fù)制文件等操作，本集群中的三臺虛擬主機必須正確實現(xiàn)ssh 免密登錄的功能。

免密登錄的實現(xiàn)思路如下。

1.為master 虛擬主機生成公鑰、私鑰文件：使用ssh-keygen-t rsa 命令。命令執(zhí)行后，回車三次，分別設(shè)置秘鑰的存儲路徑和密碼等。

2.將master 主機的公鑰內(nèi)容，復(fù)制給slave1 主機，并追加到其authorized_keys 文件下，從而實現(xiàn)了master 主機在遠程登錄slave1 主機時不再需要輸入賬號和口令。復(fù)制命令為：scp ~/.ssh/authorized_keys stu@slave1：~/。

3.接著為slave1 主機生成公鑰與私鑰, 同樣把該公鑰的文件復(fù)制給slave2 主機，并追加到其authorized_keys 文件下，從而實現(xiàn)了master 和slave1 主機在遠程登錄slave2 主機時不再需要輸入賬號和口令。復(fù)制命令為：scp ~/.ssh/authorized_keys stu@slave2：~/。

4.復(fù) 制slave2 主 機 的authorized_keys 文 件，給master 與slave1 主機，并存于.ssh 目錄目錄下，成功覆蓋兩臺接收主機的已有的authorized_keys 文件內(nèi)容。命令如下：

scp authorized_keys stu@slave1：~/.ssh/

scp authorized_keys stu@master：~/.ssh/

5.驗證免密是否實現(xiàn)之前，需要先檢查master、slave1 和slave2 三臺主機中秘鑰文件的權(quán)限。在master、slave1 和slave2 每臺虛擬主機中的.ssh/目錄下, 使用ls -l, authorized_keys 查看，確保各自的秘鑰文件的權(quán)限都必須是600，否則使用chmod 進行修改。

6.經(jīng)以上設(shè)置后，最后分別在三臺虛擬主機中查看authorized_keys 文件中的內(nèi)容， 此時該秘鑰中包含了三臺主機的公鑰信息，在master、slave1、slave2 分別進行查看： cat /home/stu/.ssh/authorized_keys。

7.驗證ssh 免密登錄：在三臺虛擬主機的終端中, 分別執(zhí)行以下命令： ssh master、ssh slave1、ssh slave2，查看是否自動的遠程登錄到了其他主機中。

經(jīng)驗證后，三臺主機之間進行遠程登錄時，都不再需要輸入對方的密碼，即可直接操作對方，最終實現(xiàn)了集群的ssh 免密登錄。

若以上設(shè)置沒有問題，仍不能遠程訪問彼此，需要檢查各虛擬機的防火墻是否處于關(guān)閉狀態(tài)，關(guān)閉防火墻操作, CentOS 7 的防火墻以系統(tǒng)服務(wù)的形式存在，建議在root 用戶下執(zhí)行關(guān)閉操作，以上集群中的三臺虛擬主機都需要執(zhí)行該操作。

六、小結(jié)

本文探討了虛擬環(huán)境下Hadoop 集群的快速部署方法，從單機模式向集群模式進行遞進式的探討，實現(xiàn)了Hadoop 集群的快速部署。