18、Apache Bigtop 助力 Hadoop 集群部署与集成验证-优快云博客

Apache Bigtop 助力 Hadoop 集群部署与集成验证

1. Hadoop 集群部署准备

1.1 同步工作目录

首先，需要确保所有节点的 /work 文件夹内容一致。可以通过以下命令实现：

export SSH_OPTS="ssh -p 22 -i /root/.ssh/id_dsa.pub -l root"
pdsh -w node[2-5].my.domain rsync $SSH_OPTS -avz --delete node1.my.domain:/work /

1.2 配置 Puppet Hiera

Puppet Hiera 必须能够从工作区读取配置文件和其他文件。可以按以下步骤操作：
1. 编辑 bigtop-deploy/puppet/hiera.yaml 文件：

vi bigtop-deploy/puppet/hiera.yaml

将 :datadir 指向工作区：

:datadir: /work/bigtop-deploy/puppet/hieradata

复制 hiera.yaml 文件到 /etc/puppet/hiera ：

cp bigtop-deploy/puppet/hiera.yaml /etc/puppet/hiera

同步 hiera.yaml 文件到其他节点：

pdsh -w node[2-5].my.domain rsync $SSH_OPTS -avz --delete node1.my.domain:/etc/puppet/hiera.yaml /etc/puppet/

1.3 安装 Puppet 模块

确保所有节点都安装了所需的 Puppet 模块：

pdsh -w node[1-5].my.domain 'cd /work && \
puppet apply --modulepath="bigtop-deploy/puppet/modules" -e "include bigtop_toolchain::puppet-modules"'

1.4 进行部署

最后，执行以下命令完成 Hadoop 集群的部署：

pdsh -w node[1-5].my.domain 'cd /work && \
puppet apply -d --modulepath="bigtop-deploy/puppet/modules:/etc/puppet/modules" bigtop-deploy/puppet/manifests/site.pp'

部署完成后，将得到一个功能齐全的 Hadoop 集群，包括格式化的 HDFS、具有正确权限的用户目录以及其他配置好并运行的组件。

1.5 Apache Bigtop 仓库文件

每个 Apache Bigtop 版本都会为各种操作系统生成仓库文件。例如，版本 1.0.0 的仓库文件可在 https://cwiki.apache.org/confluence/display/BIGTOP/Index 找到；版本 1.1.0 的仓库文件在候选版本正式接受后，将发布在 https://dist.apache.org/repos/dist/release/bigtop/bigtop-1.1.0/repos/ 。

2. 集群配置管理

2.1 集群编排与管理的区别

在分布式集群中，集群编排和管理是两个不同的概念，但常被混淆使用。集群编排由架构、工具和流程组成，用于交付预定义的服务；而管理则提供自动化、监控和控制的工具及信息。

2.2 Hadoop 供应商工具的局限性

Hadoop 供应商提供了一些管理工具，包括免费开源和商业专有工具。但不建议主要依赖这些工具，原因如下：
| 原因 | 详情 |
| ---- | ---- |
| 兼容性问题 | 与标准 Linux init.d（或 systemd）生命周期管理不兼容，采用自定义方式启动、配置和管理集群服务。 |
| 脚本和自动化困难 | 基于 WebUI 交互，使得围绕它们进行脚本编写和自动化变得困难或几乎不可能。 |
| 忽视经验 | 有自定义的系统管理实现，忽视了 Chef 和 Puppet 开发者积累的数十年操作经验。 |

2.3 专业解决方案

专业的系统管理员或 DevOps 工程师可以采用版本控制系统（VCS）和 Puppet 来管理集群配置。建议使用分布式 VCS，如 Git，将不同的配置分离并独立更新。具体实现步骤如下：
1. 每个节点的 crontab 中添加以下内容：

cd /work
git pull origin/node-$ROLE-branch
puppet apply manifests/site.pp

环境变量 $ROLE 可在操作系统初始配置时设置。通过 cron 定期执行上述命令，确保集群节点根据指定配置保持一致状态。

以下是该过程的 mermaid 流程图：

graph LR
    A[开始] --> B[切换到工作目录]
    B --> C[拉取指定分支代码]
    C --> D[应用 Puppet 配置]
    D --> E[结束]

3. 集成验证概述

3.1 验证的重要性

当 Hadoop 集群部署完成后，需要验证其是否按预期工作，以及各组件之间是否能良好协作。可以通过运行一些工作负载来进行验证，确保各组件在二进制和 API 层面兼容。

3.2 Bigtop 的验证方式

Bigtop 提供了两种验证方式：集成测试和冒烟测试。这两种测试都可以使用任何 JVM 语言编写。

3.3 Groovy 语言的应用

Bigtop 中的许多测试以及 iTest 框架都使用 Groovy 语言编写。Groovy 结合了动态能力和强类型语言的特点，是一种多语言编程工具。Bigtop 的构建系统 Gradle 是一种 Groovy DSL，并且 bigtop-groovy 是 Apache Bigtop 堆栈的标准包。

3.4 构建系统的过渡

Bigtop 正在从 Maven 构建系统向 Gradle 过渡。过渡完成后，将使用 Gradle 多项目构建，但对用户的概念影响不大。目前，冒烟测试由 Gradle 构建控制，而传统的集成测试仍依赖 Maven，不过已被集成到顶级 Gradle 构建中。

4. iTests 和验证应用

4.1 验证应用的组成

Bigtop 中的所有测试都被视为一等公民，可看作是针对特定软件栈的验证应用。每个应用由两部分组成：
| 部分 | 详情 |
| ---- | ---- |
| 应用代码 | 位于 test-artifacts/ 目录下，包含构建环境，设置目标依赖并使用特定 API。 |
| Maven 执行器 | 位于 test-execution/ 目录下的简单 Maven 模块，用于启动应用，检查和设置必要的环境。 |

4.2 Bigtop 集成测试框架（iTest）

集成验证应用可以使用 Bigtop 集成测试框架（iTest）提供的辅助功能。iTest 是标准 JUnit v4 的扩展，具有测试顺序执行、直接从 JAR 文件运行测试等功能。

以下是 iTest 相关流程的 mermaid 流程图：

graph LR
    A[开始] --> B[应用代码开发]
    B --> C[Maven 执行器配置]
    C --> D[使用 iTest 辅助功能]
    D --> E[执行验证应用]
    E --> F[结束]

5. 堆栈集成测试开发

5.1 开发步骤

开发新的集成应用主要包含两个部分：代码更改和工件部署。具体步骤如下：
1. 创建模块结构 ：在 bigtop-tests/test-artifacts/ 文件夹下创建模块结构，并在顶级 bigtop-tests/test-artifacts/pom.xml 中列出该模块。
2. 定义依赖和资源 ：模块的项目对象模型（POM）需要定义所有依赖和资源，通常可在 <dependencies> 部分列出需求，版本会自动从父 POM 继承。
3. 编写代码 ：验证应用的代码可以有多种编写方式，例如直接调用组件 API（如 Hadoop 和 HBase）、调用命令行实用程序或两者结合。

5.2 不同测试方式的优缺点

测试方式	优点	缺点
基于组件 API	更有可能捕获意外和不兼容的更改，对于公共集成层的 API 测试尤为重要	维护成本较高，可能偶尔会失败
基于命令行工具	更稳定，对开发者的负担较小

5.3 代码运行与部署

本地安装 ：在项目顶级目录运行以下命令进行本地安装：

./gradlew install-hadoop

该命令会安装所有额外的辅助模块和 POM 文件，并将所有工件 JAR 推送到本地 Maven 仓库，用于运行集成应用。
- 远程部署 ：使用以下命令将工件部署到远程仓库服务器：

mvn deploy -f bigtop-tests/test-artifacts/hadoop/pom.xml

部署前需要使用 ~/.m2/settings.xml 配置仓库位置和凭据。

5.4 集成应用执行器

集成应用执行器位于 test-execution 目录下，例如 Hadoop 的执行器由 smokes/hadoop/pom.xml 管理。执行器是 Maven 模块，包含更复杂的构建逻辑，使用多个插件和公共模块，用于定义系统属性，如测试包含和排除模式等。

5.5 集成应用开发流程

开发代码 ：像其他软件开发过程一样开发应用代码。
共享工件 ：使用 Maven 安装/部署功能将应用工件或执行器共享到本地或共享 Maven 仓库。
启动执行器 ：使用以下命令启动应用执行器：

mvn verify -f bigtop-tests/test-execution/smokes/hadoop/pom.xml

控制执行行为 ：可以通过设置系统属性来控制执行器的行为，例如：
- -Dorg.apache.maven-failsafe-plugin.testInclude='**/IncludingTestsMask*' 仅运行部分测试。
- -Dorg.apache.maven-failsafe-plugin.testExclude='**/ExcludingTests*' 避免运行某些验证应用。
设置日志级别 ：通过设置 Dorg.apache.bigtop.itest.log4j.level=TRACE 可以将日志级别设置为 TRACE，方便跟踪代码或逻辑问题。

以下是集成应用开发流程的 mermaid 流程图：

graph LR
    A[开发代码] --> B[共享工件]
    B --> C[启动执行器]
    C --> D[控制执行行为]
    D --> E[设置日志级别]
    E --> F[结束]

6. 验证堆栈

6.1 选择验证节点

建议在非工作节点（如网关节点）上运行集成应用进行验证，原因如下：
- 工作节点可能位于防火墙后面或在验证期间负载过高，难以进行调试。
- 网关节点通常拥有所有客户端二进制文件和库，方便集成应用获取所需资源。
- 便于与持续集成（CI）基础设施集成，例如使用 Jenkins 进行测试结果收集和分析。

6.2 验证步骤

假设 node5.my.domain 是配置为集群网关的节点，且 Bigtop 源仓库位于 /work 目录下，验证步骤如下：
1. 安装验证工件：

cd /work
./gradles install-hadoop

运行 Hadoop 集成应用验证：

mvn verify -f bigtop-tests/test-execution/smoke/hadoop/pom.xml

运行上述命令时，可能会收到 Maven 强制器的错误消息，要求设置某些环境变量，至少需要设置以下变量：

export HADOOP_HOME=/usr/lib/hadoop
export HADOOP_CONF_DIR=/etc/hadoop/conf

验证其他组件：可以通过以下命令验证其他组件：

mvn verify -f bigtop-tests/test-execution/smoke/hive/pom.xml
mvn verify -f bigtop-tests/test-execution/smoke/ignite-hadoop/pom.xml

也可以使用 mvn verify 运行测试堆栈中的所有可用应用。测试完成后，结果将保存在组件的 target/ 文件夹中。

以下是验证堆栈的步骤列表：
1. 选择合适的验证节点。
2. 安装验证工件。
3. 运行 Hadoop 集成应用验证，处理可能的环境变量设置问题。
4. 验证其他组件。
5. 查看测试结果。

综上所述，通过以上步骤可以完成 Apache Bigtop 助力下的 Hadoop 集群部署、配置管理和集成验证，确保集群的正常运行和组件之间的良好协作。