Hadoop 3.x(生产调优手册)----【HDFS--存储优化】
- 1. 纠删码
- 1. 纠删码原理
- 2. 纠删码案例实操
- 2. 异构存储(冷热数据分离)
- 1. 异构存储Shell操作
- 2. 测试环境准备
- 3. HOT存储策略案例
- 4. WARM 存储策略测试
- 5. COLD策略测试
- 6. ONE_SSD策略
- 7. ALL_SSD策略
- 8. LAZY_PERSIST
演示纠缠码和异构存储需要一共5台虚拟机。尽量拿另外一套集群。提前准备5台服务器的集群。
1. 纠删码
1. 纠删码原理
HDFS 默认情况下,一个文件又 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。
- 纠删码操作相关的命令
[fickler@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs ec
- 查看当前支持的纠删码策略
[fickler@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs ec -listPolicies
- 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(不管是数据单元还是校验单元,只要总数 = 3),就可以得到原始数据。每个单元的大小是 1024k = 1024*1024 = 1048576。
RS-10-4-1024k:使用 RS 编码,每 10 个数据单元(cell),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(不管是数据单元还是校验单元,只要总数 = 10),就可以得到原始数据。每个单元的大小是 1024k = 1024 * 1024 = 1048576。
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 个单元找那个,只要有任意的 6 个单元存在(不管是数据单元还是校验单元,只要总数 = 6),就可以得到原始数据。每个单元的大小是 1024k = 1024 * 1024 = 1048576。
RS-LEGACY-6-3-1024k:策略和上面的 RS–3-1024k 一样,只是编码的算法用的是 rs-legacy。
XOR-2-1024k:使用 XOR 编码(速度比 RS 编码块),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(不管是数据单元还是校验单元,只要总数 = 2),就可以得到原始数据。每个单元的大小是 1024k = 1024 * 1024 = 1048576。
2. 纠删码案例实操
纠删码策略是给具体一个路径设置。所有往此路径下存储的文件,都会执行此策略。
默认只开启对 RS-6-3-1024k 策略的支持,如要使用别的策略需要提交启用。
- 需求
将 /input 目录设置为 RS-3-2-1024k 策略
- 具体步骤
(1)开启对 RS-3-2-1024k 策略的支持
[fickler@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
[fickler@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs dfs -mkdir /input
[fickler@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
2. 异构存储(冷热数据分离)
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。
- 关于存储类型
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)
- 关于存储策略
说明:从 Lazy_Persist 到 Cold,分别代表了设备的访问速度从块到慢
Lazy_Persist:一个副本保存在内存 RAM_DISK 中,其余副本保存在磁盘中。
ALL_SSD:所有副本都保存在 SSD 中。
One_SSD:一个副本保存在 SSD 中,其余副本保存在磁盘中。
Hot(default):所有副本都保存在磁盘中,这也是默认的存储策略。
Warm:一个副本保存在磁盘上,其余副本保存在归档存储上。
Cold:所有副本都保存在归档存储上。
1. 异构存储Shell操作
- 查看当前有哪些存储策略可以用
[fickler@hadoop102 hadoop]$ hdfs storagepolicies -listPolicies
- 为指定路径(数据存储目录)设置指定的存储策略
hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path xxx -policy xxx
- 获取指定路径(数据存储目录或文件)的存储策略
hdfs storagepolicies -getStoragePolicy -path xxx
- 取消存储策略:执行改命令之后该目录或者文件,以其上级的目录为准,如果是根目录,那么就是 HOT
hdfs storagepolicies -unsetStoragePolicy -path xxx
- 查看文件块的分布
bin/hdfs fsck xxx -files -blocks -locations
- 查看集群节点
hadoop dfsadmin -report
2. 测试环境准备
- 测试环境描述
服务器规模:5台
集群配置:副本数位 2,创建好带有存储类型的目录(提前创建)
集群规划:
- 配置文件信息
(1)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>
(2)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>
(3)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:///opt/module/hadoop-3.1.3/hdfsdata/disk</value>
</property>
(4)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>
(5)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>
- 数据准备
(1)启动集群
[fickler@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ hdfs namenode -format
[fickler@hadoop102 hadoop-3.1.3]$ myhadoop.sh start
(2)在 HDFS 上创建文件目录
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hadoop fs -mkdir /hdfsdata
(3)将文件资料上传
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hadoop fs -put NOTICE.txt /hdfsdata
2022-10-01 11:00:23,755 INFO sasl.SaslDataTransferClient: SASL encryption trust check: localHostTrusted = false, remoteHostTrusted = false
3. 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
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -getStoragePolicy -path /hdfsdata
The storage policy of /hdfsdata is unspecified
(2)我们查看上传的文件块分布
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
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。
4. WARM 存储策略测试
(1)接下来我们为数据降温
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy WARM
Set storage policy WARM on /hdfsdata
(2)再次查看文件块分布,我们可以看到文件块依然放在原处。
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
(3)我们需要让他 HDFS 按照存储策略自行移动文件块
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
(4)再次查看文件块分布
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
文件块一半在 DISK,一半在 ARCHIVE,符合我们设置的 WARM 策略
5. COLD策略测试
(1)我们继续将数据降温为 cold
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy COLD
Set storage policy COLD on /hdfsdata
注意:当我们将目录设置为 COLD 并且我们未配置 ARCHIVE 存储目录的情况下,不可以想该目录直接上传文件,会报出异常。
(2)手动转移
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
(3)检查文件块的分布
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
所有文件块都在 ARCHIVE,符合 COLD 存储策略。
6. ONE_SSD策略
(1)接下来我们将存储策略从默认的 HOT 更改为 One_SSD
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy One_SSD
Set storage policy One_SSD on /hdfsdata
(2)手动转移文件块
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
(3)转移完成后,我们查看文件块分布
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
文件块分布为一半在 SSD,一半在 DISK,符合 One_SSD 存储策略。
7. ALL_SSD策略
(1)接下来,我们再将存储策略更改为 ALL_SSD
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy ALL_SSD
Set storage policy ALL_SSD on /hdfsdata
(2)手动移动文件块
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
(3)查看文件块分布,我们可以看到
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
所有的文件块都存储在 SSD,符合 ALL_SSD 存储策略。
8. LAZY_PERSIST
(1)继续改变策略,将存储策略改为 lazy_persist
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /hdfsdata -policy lazy_persist
Set storage policy lazy_persist on /hdfsdata
(2)手动转移文件块
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs mover /hdfsdata
(3)查看文件块分布
[fickler@hadoop106 hadoop-3.1.3]$ hdfs fsck /hdfsdata -files -blocks -locations
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,其他副本鵆在 DISK 中,这是因为,我们还需要配置 “dfs.datanode.max.locked.memory”,“dfs.block.size” 参数。
那么出现存储策略为 LAZY_PERSIST 时,文件块副本都存储在 DISK 上的原因有如下两点:
(1)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。
(2)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。
但是由于虚拟机的 “max locked memory” 为 64KB,所以,如果参数配置过大,还会报出错误: