hadoop balancer简单介绍及balancer平衡速度的优化

骑猪看日落 2021-12-08 20:19 866阅读 0赞

***hadoop balance官网介绍:***

>   HDFS data might not always be be placed uniformly across the DataNode. One common reason is addition of new DataNodes to an existing cluster. While placing new blocks (data for a file is stored as a series of blocks), NameNode considers various parameters before choosing the DataNodes to receive these blocks. Some of the considerations are:
> 
>  *  Policy to keep one of the replicas of a block on the same node as the node that is writing the block.
>  *  Need to spread different replicas of a block across the racks so that cluster can survive loss of whole rack.
>  *  One of the replicas is usually placed on the same rack as the node writing to the file so that cross-rack network I/O is reduced.
>  *  Spread HDFS data uniformly across the DataNodes in the cluster.
> 
> Due to multiple competing considerations, data might not be uniformly placed across the DataNodes. HDFS provides a tool for administrators that analyzes block placement and rebalanaces data across the DataNode. A brief administrator’s guide for balancer is available at [HADOOP-1652][]
> 
> 翻译:
> 
>   HDFS数据可能并不总是均匀地放置在DataNode上。一个常见原因是向现有集群添加了新的DataNode。放置新块时（文件的数据存储为一系列块），NameNode在选择接收这些块的DataNode之前会考虑各种参数。一些考虑因素是：
> 
>  *  将块中的一个副本保留在与写入块的节点相同的节点上的策略。
>  *  需要在机架上传播块的不同副本，以便群集可以在整个机架丢失时存活。
>  *  其中一个副本通常与写入文件的节点放在同一个机架上，以便减少跨机架网络I / O.
>  *  在群集中的DataNode上统一传播HDFS数据。
> 
> 由于多个竞争考虑因素，数据可能无法统一放置在DataNode上。HDFS为管理员提供了一种工具，可以分析数据块的块放置和重新平衡数据。有关平衡器的简要管理员指南，请访问[HADOOP-1652][]

也就是说：在线上的hadoop集群运维过程中,hadoop的balance工具通常用于平衡hadoop集群中各datanode中的文件块分布，以避免出现部分datanode磁盘占用率高的问题（这问题也很有可能导致该节点CPU使用率较其他服务器高）。

*** hadoop balance工具的用法：***

> **To start:**  
> bin/start-balancer.sh \[-threshold <threshold>\]  
> Example: bin/ start-balancer.sh  
> start the balancer with a default threshold of 10%  
> bin/ start-balancer.sh -threshold 5  
> start the balancer with a threshold of 5%  
>    
> **To stop:**  
> bin/ stop-balancer.sh

官方参数介绍：

> 用法：
> 
>     hdfs平衡器
>               [-threshold <threshold>]
>               [-policy <policy>]
>               [-exclude [-f <hosts-file> | <以逗号分隔的主机列表>]]
>               [-include [-f <hosts-file> | <以逗号分隔的主机列表>]]
>               [-idleiterations <idleiterations>]
> 
> <table style="margin-left:-2px;"> 
>  <thead> 
>   <tr> 
>    <th style="text-align:left;vertical-align:top;">命令选项</th> 
>    <th style="text-align:left;vertical-align:top;">描述</th> 
>   </tr> 
>  </thead> 
>  <tbody> 
>   <tr> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">-policy&nbsp;&lt;policy&gt;</span></td> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">datanode（默认值）：如果每个datanode均衡，则群集是平衡的。<br> blockpool：如果每个datanode中的每个块池都是平衡的，则群集是平衡的。</span></td> 
>   </tr> 
>   <tr> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">-threshold&nbsp;&lt;threshold&gt;</span></td> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">磁盘容量的百分比。这会覆盖默认阈值。</span></td> 
>   </tr> 
>   <tr> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">-exclude -f&nbsp;&lt;hosts-file&gt; |&nbsp;&lt;以逗号分隔的主机列表&gt;</span></td> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">排除指定的数据节点被平衡器平衡。</span></td> 
>   </tr> 
>   <tr> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">-include -f&nbsp;&lt;hosts-file&gt; |&nbsp;&lt;以逗号分隔的主机列表&gt;</span></td> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">仅包括由平衡器平衡的指定数据节点。</span></td> 
>   </tr> 
>   <tr> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">-idleiterations&nbsp;&lt;iterations&gt;</span></td> 
>    <td style="vertical-align:top;"><span style="color:#333333;">退出前的最大空闲迭代次数。这会覆盖默认的空闲状态（5）。</span></td> 
>   </tr> 
>  </tbody> 
> </table>

默认使用的datanode policy，用的时候一般设置一下 threshold 就行,这个参数是触发进行balance的阈值，默认是10，意思是集群中datanode空间使用率差了10%就开始balance。

***平衡速度优化:***

下面简单介绍一下优化Hadoop Balancer平衡的速度涉及到的几个重要参数

> 1.  dfs.datanode.max.transfer.threads
> 
> 修改dfs.datanode.max.transfer.threads=4096 (如果运行HBase的话建议为16384)，指定用于在DataNode间传输block数据的最大线程数，老版本的对应参数为dfs.datanode.max.xcievers。
> 
> 2.  dfs.datanode.balance.bandwidthPerSec
> 
> 修改dfs.datanode.balance.bandwidthPerSec=52428800，指定DataNode用于balancer的带宽为50MB，这个根据情况而定，如果交换机性能好点的，完全可以设定100MB，单位是Byte，如果机器的网卡和交换机的带宽有限，可以适当降低该速度，比如10MB，默认是1048576(1MB)。
> 
> hdfs dfsadmin-setBalancerBandwidth 52428800

线上场景:

Hadoop生产环境上，HDFS分配非常不均匀，而且有的DataNode节点的磁盘使用率几乎100%了，导致一些作业报错。后来公司采取Hadoop balancer来对数据进行平衡操作，但是数据量太大，高达50T作业，所以采用Hadoop balancer方法进行平衡，需要的时间太长。

做法:

调整hadoop halancer的参数，比如线程数，带宽等，效果都没有那么明显，毕竟数据量太大。后面考虑到他们的数据副本为3，所以可以考虑将一些DataNode磁盘利用率太高的节点先下线操作（必须逐个节点操作，不可同时下线多个节点，防止数据丢失），即**Decommission Datanode**。完成下线后，再进行格式化数据磁盘操作，然后再将此DataNode添加到集群中，这样新的数据就会较快地同步过来。

最后，我们补充点Decommission Datanode相关知识。

Decommission Datanode主要有两个步骤：

1.  在Namenode上，把需要Decommission的Datanode的机器名加入到**dfs.hosts.exclude**(该配置项在hdfs-site.xml)所指定文件中，也就是告诉Namenode哪些Datanode要被Decommission。

把需要Decommission的节点写到文件/etc/hadoop/conf/dfs.exclude中去。

<name>**dfs.hosts.exclude**</name>

<value>**/etc/hadoop/conf/dfs\_decommission.exclude**</value>

</property>

2.  用如下命令启动Decommission

**  \#hdfs dfsadmin -refreshNodes**

Decommission Datanode的时候需要保证在该Datanode移除以后，HDFS上的文件还能满足replica factor的最低要求。

比如，一个只有3个Datanode的HDFS集群，文件默认replica factor(dfs.replication参数设置)是3，那么移除任何一个Datanode都会导致某些文件不能满足replica factor的最低要求。当试图移除一个Datanode的时候，会一直处在Decommissioning的状态，因为它找不到别的机器来迁移它的数据了。这个问题通常容易出现在小集群上。

一个解决办法就是临时把相应文件的replica factor调低。

1. 用如下命令来查看HDFS中所有文件的replica factor

**\#hdfsfsck / -files -blocks**

其中repl=1表示该文件的该block的replica factor为1。通过这个命令就可以找到那些replica factor比较高的文件了。

2 . 调整文件的replicafactor

我们需要注意的是，**replica factor是文件的属性，而不是集群的属性**，也就是说同一个集群中的文件可以有不同的replica factor。因此，我们需要针对文件修改replica factor。对应的命令是：

** \#hdfs dfs -setrep \[-R\] \[-w\] <rep><path>**

其中

*  \-R表示recursive，可以对一个目录及其子目录设置replica factor,即是否使用递归
 *  \-w表示等待复制完成，可能需要等待很长时间
 *  <rep>表示需要设置的replica factor的值
 *  <path>表示需要设置的replica factor的文件或目录路径

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[HADOOP-1652]: https://issues.apache.org/jira/browse/HADOOP-1652