Hadoop之生产调优(四)

2024-02-12 14:43:16

HDFS存储优化

1. 纠删码

1.1 纠删码原理

HDFS 默认情况下，一个文件有 3 个副本，这样提高了数据的可靠性，但也带来了 2 倍的冗余开销。Hadoop3.x 引入了纠删码，采用计算的方式，可以节省约 50％左右的存储空间。

下图以纠删码RS-3-2-1024k为例：
数据被拆分为3个数据单元和2个校验单元，每个单元的大小为1MB，即每3MB数据被拆分为3个1MB数据单元和2个1MB的校验单元，300MB数据被拆分为100份3个1MB数据单元和2个1MB的校验单元。如果数据小于3MB，分为以下情况：

  • 大于2MB小于3MB：被拆分为3个1MB数据单元和2个1MB的校验单元
  • 大于1MB小于2MB：被拆分为2个1MB数据单元和2个1MB的校验单元
  • 小于1MB：被拆分为1个1MB数据单元和2个1MB的校验单元

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  1. 纠删码操作相关的命令
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  2. 查看当前支持的纠删码策略
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  3. 纠删码策略解释

    • RS-3-2-1024k：使用 RS 编码，每 3 个数据单元，生成 2 个校验单元，共 5 个单元，也就是说：这 5 个单元中，只要有任意的 3 个单元存在，就可以得到原始数据
    • RS-10-4-1024k：使用 RS 编码，每 10 个数据单元，生成4个校验单元，共 14个单元，也就是说：这 14 个单元中，只要有任意的 10 个单元存在，就可以得到原始数据
    • RS-6-3-1024k：使用 RS 编码，每 6 个数据单元，生成 3 个校验单元，共9 个单元，也就是说：这 9个单元中，只要有任意的6 个单元存在，就可以得到原始数据
    • RS-LEGACY-6-3-1024k：策略和上面的 RS-6-3-1024k 一样，只是编码的算法用的是 rslegacy。
    • XOR-2-1-1024k：使用 XOR 编码（速度比 RS 编码快），每 2 个数据单元，生成1个校验单元，共3 个单元，也就是说：这3 个单元中，只要有任意的 2个单元存在，就可以得到原始数据。

2. 纠删码案例实操

需求：

将/input 目录设置为 RS-3-2-1024k 策略

步骤：

  1. 开启对 RS-3-2-1024k 策略的支持

    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs ec -enablePolicy -policy RS-3-2-1024k
Erasure coding policy RS-3-2-1024k is enabled

  2. 在 HDFS 创建目录，并设置 RS-3-2-1024k 策略

    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs dfs -mkdir /input
[codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs ec -setPolicy -path /input -policy RS-3-2-1024k
Set RS-3-2-1024k erasure coding policy on /input

  3. 上传文件，并查看文件编码后的存储情况

    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs dfs -put web.log /input

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2. 异构存储

异构存储主要解决，不同的数据，存储在不同类型的硬盘中，达到最佳性能的问题。

  1. 存储类型
    • RAM_DISK：内存镜像文件系统
    • SSD：SSD固态硬盘
    • DISK：普通磁盘，在HDFS中，如果没有主动声明数据目录存储类型默认都是DISK
    • ARCHIVE：没有特指哪种存储介质，主要的指的是计算能力比较弱而存储密度比较高的存储介质，用来解决数据量的容量扩增的问题，一般用于归档
  2. 关于存储策略
    从Lazy_Persist到Cold，分别代表了设备的访问速度从快到慢
    策略ID 策略名称 副本分布
    15 Lazy_Persist RAM_DISK:1,DISK:n-1
    12 ALL_SSD SSD:n
    10 One_SSD SSD:1,DISK:n-1
    7 Hot(default) DISK:n
    6 Warm DISK:1,ARCHIVE:n-1
    2 Cold ARCHIEVE:n

2.1 异构存储 Shell 操作

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2.2 异构存储实战

2.2.1 测试环境准备

  1. 测试环境描述

    • 服务器规模：5 台
    • 集群配置：副本数为 2，创建好带有存储类型的目录
    • 集群规划：
    节点 存储类型分配
    hadoop102 RAM_DISK，SSD
    hadoop103 SSD，DISK
    hadoop104 DISK，RAM_DISK
    hadoop105 ARCHIVE
    hadoop106 ARCHIVE

  2. 配置文件信息

    • 为 hadoop102 节点的 hdfs-site.xml 添加如下信息
      <property>
    <name>dfs.replication</name>
    <value>2</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.storage.policy.enabled</name>
    <value>true</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.datanode.data.dir</name>
    <value>[SSD]file:///opt/module/hadoop3.1.3/hdfsdata/ssd,[RAM_DISK]file:///opt/module/hadoop3.1.3/hdfsdata/ram_disk</value>
</property>
    • 为 hadoop103 节点的 hdfs-site.xml 添加如下信息
      <property>
    <name>dfs.replication</name>
    <value>2</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.storage.policy.enabled</name>
    <value>true</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.datanode.data.dir</name>
    <value>[SSD]file:///opt/module/hadoop3.1.3/hdfsdata/ssd,[DISK]file:///opt/module/hadoop3.1.3/hdfsdata/disk</value>
</property>
    • 为 hadoop104 节点的 hdfs-site.xml 添加如下信息
      <property>
    <name>dfs.replication</name>
    <value>2</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.storage.policy.enabled</name>
    <value>true</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.datanode.data.dir</name>
    <value>[RAM_DISK]file:///opt/module/hdfsdata/ram_disk,[DISK]file:///o
    pt/module/hadoop-3.1.3/hdfsdata/disk</value>
</property>
    • 为 hadoop105 节点的 hdfs-site.xml 添加如下信息
      <property>
    <name>dfs.replication</name>
    <value>2</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.storage.policy.enabled</name>
    <value>true</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.datanode.data.dir</name>
    <value>[ARCHIVE]file:///opt/module/hadoop3.1.3/hdfsdata/archive</value>
</property>
    • 为 hadoop106 节点的 hdfs-site.xml 添加如下信息
      <property>
    <name>dfs.replication</name>
    <value>2</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.storage.policy.enabled</name>
    <value>true</value>
</property>
<property>
    <name>dfs.datanode.data.dir</name>
    <value>[ARCHIVE]file:///opt/module/hadoop3.1.3/hdfsdata/archive</value>
</property>

  3. 数据准备

    • 启动集群
    • 在 HDFS 上创建文件目录，并上传文件

2.2.2 HOT 存储策略案例

  1. 最开始我们未设置存储策略的情况下，我们获取该目录的存储策略
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -getStoragePolicy -path /hdfsdata
The storage policy of /hdfsdata is unspecified
  2. 查看上传的文件块分布
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
/hdfsdata/NOTICE.txt 21867 bytes, replicated: replication=2, 1 block(s):  OK
0. BP-839607050-192.168.150.102-1632726278626:blk_1073741825_1001 len=21867 Live_repl=2  [DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.104:9866,DS-351d9107-4a2e-421c-8e8b-a743f6f66e0f,DISK], DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.103:9866,DS-82f3724a-9c24-4d7f-a7b9-c3e2bccf0498,DISK]]
    未设置存储策略，所有文件块都存储在 DISK 下。所以，默认存储策略为 HOT

2.2.3 WARM 存储策略测试

  1. 更改存储策略
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy WARM
Set storage policy WARM on /hdfsdata
  2. 让HDFS 按照存储策略自行移动文件块
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
  3. 查看上传的文件块分布
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
/hdfsdata/NOTICE.txt 21867 bytes, replicated: replication=2, 1 block(s):  OK
0. BP-839607050-192.168.150.102-1632726278626:blk_1073741825_1001 len=21867 Live_repl=2  [DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.106:9866,DS-51808df6-ebc8-4a86-a4be-8e64bc3305d1,ARCHIVE], DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.103:9866,DS-82f3724a-9c24-4d7f-a7b9-c3e2bccf0498,DISK]]

2.2.4 COLD 策略测试

  1. 更改存储策略
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy COLD
Set storage policy COLD on /hdfsdata
  2. 让HDFS 按照存储策略自行移动文件块
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
  3. 查看上传的文件块分布
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
/hdfsdata/NOTICE.txt 21867 bytes, replicated: replication=2, 1 block(s):  OK
0. BP-839607050-192.168.150.102-1632726278626:blk_1073741825_1001 len=21867 Live_repl=2  [DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.106:9866,DS-51808df6-ebc8-4a86-a4be-8e64bc3305d1,ARCHIVE], DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.105:9866,DS-ed7e34f2-067e-4437-a702-da9a32f2f672,ARCHIVE]]

2.2.5 ONE_SSD 策略测试

  1. 更改存储策略
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy One_SSD
Set storage policy One_SSD on /hdfsdata
  2. 让HDFS 按照存储策略自行移动文件块
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
  3. 查看上传的文件块分布
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
/hdfsdata/NOTICE.txt 21867 bytes, replicated: replication=2, 1 block(s):  OK
0. BP-839607050-192.168.150.102-1632726278626:blk_1073741825_1001 len=21867 Live_repl=2  [DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.104:9866,DS-351d9107-4a2e-421c-8e8b-a743f6f66e0f,DISK], DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.103:9866,DS-2fde523b-e50a-44a6-923a-e9dda37aed02,SSD]]

2.2.6 ALL_SSD 策略测试

  1. 更改存储策略
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy ALL_SSD
Set storage policy ALL_SSD on /hdfsdata
  2. 让HDFS 按照存储策略自行移动文件块
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
  3. 查看上传的文件块分布
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
/hdfsdata/NOTICE.txt 21867 bytes, replicated: replication=2, 1 block(s):  OK
0. BP-839607050-192.168.150.102-1632726278626:blk_1073741825_1001 len=21867 Live_repl=2  [DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.102:9866,DS-0b8a4b9e-4f2a-455f-b94b-a0eb1ee9fa67,SSD], DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.103:9866,DS-2fde523b-e50a-44a6-923a-e9dda37aed02,SSD]]

2.2.7 LAZY_PERSIST 策略测试

  1. 更改存储策略
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy lazy_persist
Set storage policy lazy_persist on /hdfsdata
  2. 让HDFS 按照存储策略自行移动文件块
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
  3. 查看上传的文件块分布
    [codecat@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
/hdfsdata/NOTICE.txt 21867 bytes, replicated: replication=2, 1 block(s):  OK
0. BP-839607050-192.168.150.102-1632726278626:blk_1073741825_1001 len=21867 Live_repl=2  [DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.104:9866,DS-351d9107-4a2e-421c-8e8b-a743f6f66e0f,DISK], DatanodeInfoWithStorage[192.168.150.103:9866,DS-82f3724a-9c24-4d7f-a7b9-c3e2bccf0498,DISK]]

这里我们发现所有的文件块都是存储在 DISK，按照理论一个副本存储在 RAM_DISK，其他副本存储在 DISK 中，这是因为，我们还需要配置dfs.datanode.max.locked.memory，dfs.block.size参数

出现存储策略为 LAZY_PERSIST 时，文件块副本都存储在 DISK 上的原因有如下两点：

  • 当客户端所在的 DataNode 节点没有 RAM_DISK 时，则会写入客户端所在的DataNode 节点的 DISK 磁盘，其余副本会写入其他节点的 DISK 磁盘。
  • 当客户端所在的 DataNode 有RAM_DISK，但dfs.datanode.max.locked.memory参数值未设置或者设置过小（小于dfs.block.size参数值）时，则会写入客户端所在的DataNode 节点的 DISK 磁盘，其余副本会写入其他节点的 DISK 磁盘。
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