Hadoop 3.x（生产调优手册）----【HDFS--存储优化】
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：
