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在Hadoop-2.x版本之前只存在SecondaryNameNode，没有CheckpointNode、BackupNode的概念，在2.x版本中引入了后两者，增强了对NameNode的同步和备份。现在就学习一下2.x版本中的SecondaryNameNode、CheckpointNode、BackupNode，在开始之前先了解一下NameNode中的两个重要文件fsimage和edits以及NameNode是如何使用这两个文件持久化命名空间的，比如HDFS文件系统的元数据。
NameNode使用fsimage和edits持久化命名空间，其中fsimage保存最新的检查点信息，edits保存自最新检查点后的命名空间的变化。当NameNode启动时，NameNode从fsimage中读取HDFS的状态，并会合并edits中信息到fsimage中以提供最新的文件系统元数据，这样fsimage中保存了HDFS的最新状态并会创建新的空的edits文件。由于fsimage和edits的合并只在NameNode启动时执行，如果NameNode长时间没有重新启动过，edits日志文件将会变得非常大，另一个edits日志文件太大的副作用时下次NameNode的重启将会花费更多的时间，因为需要更多的时间合并fsimage和edits文件。
由上面的描述可知fsimage和edits文件对整个HDFS有着至关重要的作用，一旦NameNode失效，比如宕机无法启动或者硬盘损坏，就将导致由于失去fsimage和edits文件而无法启动HDFS的现象，所以就出现了SecondaryNameNode、CheckpointNode、BackupNode用于对fsimage和edits文件备份，SecondaryNameNode是最先存在的，后两者是在2.x版本引入的。
SecondaryNameNode定期性地合并fsimage和edits文件，并保证edits日志文件大小不超过某个阈值。SecondaryNameNode与NameNode运行在不同的主机上，并且内存要与NameNode的内存一样大小。SecondaryNameNode将包含最新检查点信息的fsimage存储在与NameNode目录结构一致的目录中，这样SecondaryNameNode的fsimage总是在必要时可以被NameNode读取。SecondaryNameNode上检查点进程的启动被下面两个参数控制：
dfs.namenode.checkpoint.period，指定了两次连续的检查点之间的最大间隔，默认值为3600秒，即1小时
dfs.namenode.checkpoint.txns，定义了NameNode上未检查的事务的数量，当NameNode上未检查的事务的数量达到该值时，将会启动紧急检查点而不管 dfs.namenode.checkpoint.period 设置的时间间隔是否有效，默认值为1000000。
CheckpointNode定期地创建命名空间的检查点。具体是如何做的呢？首先从NameNode下载fsimage和edits，然后在本地合并它们，然后将合并后的新的fsimage上传回NameNode，这样就避免了重新启动NameNode再合并fsimage和edits的问题。CheckpointNode与NameNode通常运行在不同的机器上，内存与NameNode的内存一样大小。使用参数dfs.namenode.backup.address设置CheckpointNode的地址，参数dfs.namenode.backup.http-address设置CheckpointNode的web地址，使用命令bin/hdfs namenode –checkpoint启动CheckpointNode。CheckpointNode控制检查点进程的参数与SecondaryNameNode上的参数一致，也是dfs.namenode.checkpoint.period和dfs.namenode.checkpoint.txns。CheckpointNode上保存fsimage和edits文件的目录结构与NameNode上的一致。
BackupNode不仅提供了与CheckpointNode相同的检查点功能，而且在内存中维护了文件系统命名空间的最新拷贝，该拷贝与NameNode中的状态总是同步的。除了从NameNode接收edits文件流外，BackupNode将这些edits文件在内存中创建副本，这样就创建了命名空间的备份。BackupNode不需要从NameNode下载fsimage和edits文件以创建检查点（CheckpointNode和SecondaryNameNode需要从NameNode下载这些文件），因为BackupNode已经在内存中最新的命名空间状态。BackupNode的检查点更加高效，因为它只需要将命名空间保存到本地fsimage文件中并重置edits文件。BackupNode的内存大小与NameNode的一样。
NameNode一次只支持一个BackupNode，并且在启用BackupNode的同时不启用CheckpointNode。这一点也可以从参数dfs.namenode.backup.addres和dfs.namenode.backup.http-addres推断而出，因为配置BackupNode和CheckpointNode都是这两个参数。使用命令bin/hdfs namenode –backup启动BackupNode。BackupNode为NameNode运行而不需要持久化存储提供了选项，可以将持久化命名空间状态的责任委托给BackupNode，因为BackupNode实时地从NameNode取得命名空间的状态。要想实现该目的，在启动NameNode时使用-importCheckpoint选项，并在配置文件中将参数dfs.namenode.edits.dir设置为空。
上面的学习描述了Hadoop-2.x版本中SecondaryNameNode、CheckpointNode和BackupNode的工作机制，通过学习可以发现在Hadoop-2.x中，对NameNode中命名空间状态的备份更加强大和高效，整个集群也因此具有更高的可用性和数据完整性，对于更多的细节，比如轮询、传输文件流到BackupNode，则需要结合配置文件中的相关参数和源代码进行更深层次的学习。