HDFS中的内存存储支持

短命女 2022-03-28 07:46 232阅读 0赞

因工作中olap场景中对性能的极致要求，我们将部分业务数据的hdfs路径的存储策略设置为放在内存中(RAM\_DISK)中，这是在hadoop2.6以后的版本支持的。抽空翻译了官网的文章

# HDFS中的内存存储支持 #

*  介绍
 *  管理员配置
 *  限制副本使用的内存
 *  在数据节点上设置RAM磁盘
    
     *  选择tmpfs（vs ramfs）
     *  挂载RAM磁盘
     *  使用RAM\_DISK存储类型标记tmpfs卷
     *  确保已启用存储策略
 *  应用用法
 *  使用LAZY\_PERSIST存储策略
    
     *  为目录调用hdfs storagepolicies命令
     *  为目录调用setStoragePolicy方法
     *  通过LAZY\_PERSIST CreateFlag获取新文件

## 介绍 ##

HDFS支持写入由DataNode管理的堆外内存。DataNode将异步刷新内存中的数据到磁盘，从而从性能敏感的IO路径中去掉昂贵的磁盘IO和校验计算，因此我们称这种写入为*Lazy Persist*写入。HDFS为Lazy Persist Writes提供尽力而为的持久性保证。在将副本持久保存到磁盘之前，如果节点重新启动，则可能会丢失数据。应用程序可以选择使用Lazy Persist Writes来换取一些持久性保证，以减少延迟。

此功能从Apache Hadoop 2.6.0开始提供，并在Jira [HDFS-6581][]下开发。

![懒惰的写作][LazyPersistWrites.png]

目标用例是应用程序，这些应用程序可以通过低延迟编写相对较少的数据（从几GB到几十GB，具体取决于可用内存）而受益。内存存储适用于在集群内运行并与HDFS数据节点并置的应用程序。我们观察到网络复制的延迟开销否定了写入内存的好处。

如果内存不足或未配置，使用Lazy Persist Writes的应用程序将继续工作，退回DISK存储。

## 管理员配置 ##

本节列举了应用程序开始使用这个功能之前所需的步骤。

## 限制用于内存中副本的RAM ##

首先确定专用于存储在内存中的副本的内存量。在hdfs-site.xml中相应地设置dfs.datanode.max.locked.memory。这与[集中式缓存管理][Link 1]功能使用的设置相同。数据节点将确保Lazy Persist Writes和Centralized Cache Management使用的组合内存不超过dfs.datanode.max.locked.memory中配置的数量。

例如，为内存中的副本保留32 GB

<property>
          <name>dfs.datanode.max.locked.memory</name>
          <value>34359738368</value>
        </property>

启动时数据节点不会分配此内存。

在类Unix系统上，还需要增加数据节点用户的“锁定内存大小”ulimit（ulimit -l）以匹配此参数（请参阅有关[操作系统限制][Link 2]的相关部分）。设置此值时，请记住内存中还需要其他内容空间，例如数据节点和应用程序JVM堆以及操作系统页面缓存。如果在与数据节点相同的节点上运行YARN节点管理器进程，则还需要YARN容器的内存。

## 在数据节点上设置RAM磁盘 ##

在每个数据节点上初始化RAM磁盘。RAM磁盘的选择允许跨数据节点进程重启更好的数据持久性。以下设置适用于大多数Linux发行版。目前不支持在其他平台上使用RAM磁盘。

### **选择tmpfs（vs ramfs）** ###

Linux支持使用两种RAM磁盘--tmpfs和ramfs。tmpfs的大小受Linux内核的限制，而ramfs增长以填充所有可用的系统内存。tmpfs有一个缺点，因为它的内容可以在内存压力下交换到磁盘。但是，许多对性能敏感的部署在禁用交换的情况下运行，因此我们不希望这在实践中成为问题。

HDFS目前支持使用tmpfs分区。正在进行对添加ramfs的支持（参见[HDFS-8584][]）。

### **安装RAM磁盘** ###

使用Unix mount命令挂载 RAM磁盘分区。例如，在/mnt/dn-tmpfs/下安装一个32 GB的tmpfs分区

sudo mount -t tmpfs -o size=32g tmpfs /mnt/dn-tmpfs/

建议您在/etc/fstab中创建一个条目，以便在节点重新启动时自动重新创建RAM磁盘。另一种选择是使用/dev/shm下的子目录，这是一个默认情况下可用于大多数Linux发行版的tmpfs挂载。确保mount的大小大于或等于dfs.datanode.max.locked.memory设置，否则在/etc/fstab中覆盖它。建议不要为每个数据节点使用多个tmpfs分区进行Lazy Persist Writes。

### **使用RAM\_DISK存储类型标记tmpfs卷** ###

使用hdfs-site.xml中的dfs.datanode.data.dir配置设置，使用RAM\_DISK存储类型标记tmpfs目录。例如，在具有三个硬盘卷/grid/ 0，/ grid/1和/grid/2以及tmpfs mount /mnt/dn-tmpfs的数据节点上，必须按如下方式设置dfs.datanode.data.dir：

<property>
          <name>dfs.datanode.data.dir</name>
          <value>/grid/0,/grid/1,/grid/2,[RAM_DISK]/mnt/dn-tmpfs</value>
        </property>

这一步至关重要。如果没有RAM\_DISK标记，HDFS会将tmpfs卷视为非易失性存储，并且数据不会保存到持久存储中。您将丢失有关节点重新启动的数据。

### **确保已启用存储策略** ###

确保打开存储策略的全局设置启用[作为记录在这里][Link 3]。默认情况下，此设置处于启用状

## 应用用法 ##

### 使用LAZY\_PERSIST存储策略 ###

应用程序表明HDFS可以将Lazy Persist Writes用于具有LAZY\_PERSIST存储策略的文件。管理权限是*不是*需要设置策略，它可以通过以下三种方式之一进行设置。

### **为目录调用hdfs storagepolicies命令** ###

在目录上设置策略会使其对目录中的所有新文件生效。在HDFS storagepolicies命令可以被用作中所述设置策略[存储策略文档][Link 4]。

hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path <path> -policy LAZY_PERSIST

### **为目录调用setStoragePolicy方法** ###

从Apache Hadoop 2.8.0开始，应用程序可以使用FileSystem.setStoragePolicy以编程方式设置存储策略。例如

fs.setStoragePolicy（path，“LAZY_PERSIST”）;

### **通过LAZY\_PERSIST CreateFlag获取新文件** ###

在使用FileSystem＃create API 创建新文件时，应用程序可以传递FileSystem\#create API。例如

FSDataOutputStream fos =
            fs.create(
                path,
                FsPermission.getFileDefault(),
                EnumSet.of(CreateFlag.CREATE, CreateFlag.LAZY_PERSIST),
                bufferLength,
                replicationFactor,
                blockSize,
                null);

[HDFS-6581]: https://issues.apache.org/jira/browse/HDFS-6581
[LazyPersistWrites.png]: /images/20220328/84b42509c059454c8f4831d77c817e0b.png
[Link 1]: http://hadoop.apache.org/docs/stable/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/CentralizedCacheManagement.html
[Link 2]: http://hadoop.apache.org/docs/stable/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/CentralizedCacheManagement.html#OS_Limits
[HDFS-8584]: https://issues.apache.org/jira/browse/HDFS-8584
[Link 3]: http://hadoop.apache.org/docs/stable/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/ArchivalStorage.html#Configuration
[Link 4]: http://hadoop.apache.org/docs/stable/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/ArchivalStorage.html#Storage_Policy_Commands