对于NameNode的高可用主要可以分为共享editLog机制和ZKFC对namenode状态的控制。

共享editLog机制

• Active NameNode和StandBy NameNode：两台NameNode形成互备，Active为主NameNode，Standby为备NameNode。只有主NameNode才能对外界提供读写服务。
• 各个NameNode之间通过共享文件系统（NFS、QJM）存储编辑日志文件。Active负责将信息写入共享文件系统，StandBy则读取共享文件系统中的源数据以保持与Active的同步，从而减少状态切换时间。如果Active挂掉了，共享存储会对Active进行隔离（fencing），确保只有一个NameNode能响应客户端请求，防止脑裂问题。此外，DataNode还需要同时向各个NameNode发送数据块处理报告。
• 为了实现热备，在每一个NameNode节点上都运行着一个轻量级故障转移控制器ZKFC用于监视和控制NameNode进程。

ZKFC对NameNode状态的控制

• ZKFC：Zookeeper Failover Controller，是hadoop中通过ZK实现FC的一个实用工具。作用是作为一个ZK集群的客户端，用来监控NN的状态信息。每一个NN都会运行一个ZKFC。ZKFailoverController作为NameNode机器上一个独立的进行启动（在hdfs启动脚本之中的进程名为zkfc），启动的时候会创建HealthMonitor和ActiveStandByElector这两个主要内部组件。ZKFC在创建这两个组件的会注册相应的回调方法。
• HealthMonitor：主要负责检测NameNode的健康状态，一旦检测到NameNode状态发生变化，就回调ZKFC相应的方法进行自动的主备选举。
• ActiveStandBy：主要负责完成自动的主备选举，内部封装了Zookeeper的处理逻辑，一旦Zookeeper主备选举完成，会回调ZKFC的对应方法进行NameNode的主备状态切换。
• NameNode实现主备切换的流程：HealthMonitor初始化完成后会启动内部的线程来定时调用HAServiceProtocol RPC接口的方法，对NameNode的健康状态进行检测。一旦检测到NameNode健康状态发生变化，会回调ZKFC注册的对应方法进行处理。如果ZKFC认为需要进行主备切换，会首先使用ActiveStandByElector进行自动主备选举。ActiveStandByElector与Zookeeper进行交互后完成自动主备选举。之后会回调ZKFC注册的相应方法来通知当前的NameNode成为主NameNode或备NameNode。ZKFC调用对应NameNode的HAServiceProtocol RPC接口的方法将NameNode转换为Active或StandBy状态。