HDFS 10 - HDFS 的联邦机制（Federation 机制）
1 - 为什么需要联邦
单 NameNode 的架构存在的问题：当集群中数据增长到一定规模后，NameNode 进程占用的内存可能会达到成百上千 GB（调大 NameNode 的 JVM 堆内存已无可能），此时，NameNode 成了集群的性能瓶颈。
为了提高 HDFS 的水平扩展能力，提出了 Federation（联邦，联盟）机制。
Federation 是 NameNode 的 Federation，也就是会有多个 NameNode，而多个 NameNode 也就意味着有多个 namespace（命名空间），不同于 HA 模式下 Active 和 Standby 有各自的命名空间，联邦环境下的多 NameNode 共享同一个 namespace。
来看一下命名空间在 HDFS 架构中的位置：
现有的 HDFS 可以简单分为 数据管理 和 数据存储 2层：
所有关于存储数据的信息和管理，都是由 NameNode 负责；
而真实数据的存储则是在各个 DataNode 下完成。
这些被同一个 NameNode 所管理的数据都在同一个 namespace 下，一个 namespace 对应一个Block Pool（所有数据块的集合）。
2 - Federation 架构设计
再强调一遍：HDFS Federation 是用来解决 NameNode 内存瓶颈问题的横向扩展方案。
Federation 意味着在集群中将会有多个 NameNode，这些 NameNode 相互独立且不需要协调，它们只需要管理自己所属的数据块即可。
分布式的 DataNode 作为公共的数据块存储设备，被所有的 NameNode 共用：每个 DataNode 都要向集群中所有的 NameNode 注册，且周期性地向所有 NameNode 发送心跳和块报告，并执行所有 NameNode 下发的命令。
Federation 架构中，DataNode上 会有多个 Block Pool 下，在 DataNode 的 datadir 目录下能看到以 BP-xx.xx.xx.xx 开头的目录。
从上图可以看出来：
多个 NameNode 共用一个集群里的所有存储资源，每个 NameNode 都可以单独对外提供服务；
每个 NameNode 都会定义一个 Block Pool，有单独的 id，每个 DataNode 都为所有 Block Pool 提供存储。
DataNode 会按照存储池 id 向其对应的 NameNode 汇报块信息，同时，DataNode 会向所有 NameNode 汇报本地存储可用资源情况。
3 HDFS Federation 的不足
HDFS Federation 并没有完全解决单点故障问题。
虽然集群中有多个 NameNode（namespace），但是从单个 NameNode（namespace）看，仍然存在单点故障：
如果某个 NameNode 服务发生故障，其管理的文件便不能被访问。
Federation 架构中每个NameNode 同样配有一个 Secondary NameNode，用于协助 NameNode 管理元数据信息（FSImage 和 EditLog）。
所以超大规模的集群，一般都会采用 HA + Federation 的部署方案，也就是每个联合的 NameNode 都是 HA 的，这样就解决了 NameNode 的单点故障问题 和 横向扩容问题。
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出处：博客园-瘦风的南墙(https://www.cnblogs.com/shoufeng)
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