hdfs的异构存储

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1 背景

在我们实际的开发过程中，我们的某些数据可能经常使用，但是过了一段时间，这个数据就不怎么使用了，即我们的数据存在一个热、温、冷等这些特性。那么针对数据的热度，我们可以采用不同的策略，存储到不同的存储介质上。
比如：

  1. 针对经常访问的数据，我们可以存储在SSD上。
  2. 针对访问频率不高的，我们可以存储在DISK，即普通的硬盘上。
  3. 针对几乎不会访问的数据，保存在归档介质上。

注意：那么hdfs自己知道哪些数据是热数据，哪些数据是冷数据吗，貌似是不知道的，需要我们自己去判断。

2 hdfs异构存储类型和存储策略

2.1 hdfs支持的存储类型

hdfs支持如下4中存储类型

  • ARCHIVE： 它具有高存储密度（PB级存储）但计算能力弱，一般用于归档文件的存储。
  • DISK ： 普通磁盘，默认的存储类型
  • SSD ： SSD固态硬盘
  • RAM_DISK： 支持在内存中写入单个副本文件

2.2 hdfs如何知道数据存储目录是那种存储类型

hdfs是不会自动检测我们指定的数据存储目录是何种存储类型的，需要我们在配置的时候告诉hdfs。

指定目录的存储类型

vim hdfs-site.xml


    dfs.datanode.data.dir
    [SSD]file:///var/hadoop/dfs/data1,[DISK]file:///var/hadoop/dfs/data2

从上面的配置中可以 /var/hadoop/dfs/data1前面指定了[SSD]，则说明data1 这个目录是一个 SSD的存储介质，但是具体是不是真的SSD类型，这个是不会去校验的。

2.3 存储策略

2.3.1 在hdfs中支持如下存储策略

  • Hot： 用于存储和计算。当我们的数据是热数据时，可以使用这种存储策略，所有的副本都在DISK中。
  • Warm： 仅适用于计算有限的存储。不再使用的数据或需要归档的数据从热存储移动到冷存储。当一个块冷时，所有副本都存储在ARCHIVE中。
  • Cold：部分热和部分冷。当一个块是热的时，它的一些副本存储在DISK中，其余的副本存储在ARCHIVE中。
  • All_SSD：用于将所有副本存储在SSD中。
  • One_SSD：用于将其中一个副本存储在SSD中。其余副本存储在DISK中。
  • Lazy_Persist：用于在内存中写入具有单个副本的块。副本首先用RAM_DISK写入，然后懒惰地保存在DISK中。

  • Provided：用于在HDFS之外存储数据

    2.3.2 存储策略表

    2.3.4 Storage Policy Resolution

    创建文件或目录时，未指定其存储策略。可以使用storagePolicy -setStoragePolicy命令指定存储策略。文件或目录的有效存储策略由以下规则解析。

  1. 如果文件或目录指定了存储策略，则返回它。
  2. 对于未指定的文件或目录，如果是根目录，则返回默认存储策略。否则，返回其父级的有效存储策略。

有效的存储策略可以通过storagePolicy -getStoragePolicy命令检索。

2.3.5 配置存储策略

  • dfs.storage.policy.enabled 用于启用或禁止存储策略特性，默认值是true
  • dfs.datanode.data.dir 在每个数据节点上，逗号分隔的存储位置应标记其存储类型。这允许存储策略根据策略将块放置在不同的存储类型上。

举例说明

  1. 如果一个datanode 上的存储位置 /grid/dn/disk0是 DISK类型，应该配置为[DISK]file:///grid/dn/disk0
  2. 如果一个datanode 上的存储位置 /grid/dn/disk0是 SSD类型，应该配置为[SSD]file:///grid/dn/disk0
  3. 如果一个datanode 上的存储位置 /grid/dn/disk0是 ARCHIVE类型，应该配置为[ARCHIVE]file:///grid/dn/disk0

如果没有显式标记的存储类型，则datanode存储位置的默认存储类型将是DISK。

2.3.6 基于存储策略的数据移动

在已经存在的文件/目录上设置新的存储策略将改变命名空间中的策略，但它不会在存储介质之间物理移动块。
此处介绍基于Mover来解决这个问题，具体的细节需要看官方文档。

2.3.7 存储策略命令

2.3.7.1 列出所有存储策略
hdfs storagepolicies -listPolicies
2.3.7.2 为文件或目录设置存储策略
hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path  -policy

：需要设置存储策略的文件或目录
：存储策略的名字

2.3.7.3 取消存储策略
hdfs storagepolicies -unsetStoragePolicy -path

取消对文件或目录的存储策略设置。在unset命令之后，将应用最近祖先的存储策略，如果没有任何祖先的策略，则将应用默认存储策略。

2.3.7.4 获取文件或目录的存储策略。
hdfs storagepolicies -getStoragePolicy -path
2.3.7.5 查看文件块分布
hdfs fsck xxx -files -blocks -locations

3 hdfs异构存储案例

3.1 环境准备

ip地址 节点名 存储类型
192.168.121.140 hadoop01 DISK,ARCHIVE
192.168.121.141 hadoop02 DISK,SSD
192.168.121.142 hadoop03 SSD,ARCHIVE

3.2 节点 hdfs-site.xml配置文件

3.2.1 hadoop01


    dfs.replication
    2



    dfs.storage.policy.enabled
    true



    dfs.datanode.data.dir 
    [DISK]file:///opt/bigdata/hadoop-3.3.4/data/disk,[ARCHIVE]file:///opt/bigdata/hadoop-3.3.4/data/archive

3.2.2 hadoop02


    dfs.replication
    2



    dfs.storage.policy.enabled
    true



    dfs.datanode.data.dir 
    [DISK]file:///opt/bigdata/hadoop-3.3.4/data/disk,[SSD]file:///opt/bigdata/hadoop-3.3.4/data/ssd

3.2.3 hadoop03


    dfs.replication
    2



    dfs.storage.policy.enabled
    true



    dfs.datanode.data.dir 
    [SSD]file:///opt/bigdata/hadoop-3.3.4/data/ssd,[ARCHIVE]file:///opt/bigdata/hadoop-3.3.4/data/archive

3.3 重启hdfs集群，并看数据目录存储类型是否正确

3.4 案例演示

此处仅仅只是演示 Warm类型。

由之前的存储策略表(2.3.2)可知，Warm类型的策略，只有一个块存储在DISK存储上，其余的全部存储在ARCHIVE存储上。

# hdfs 上创建目录
[hadoopdeploy@hadoop01 hadoop]$ hadoop fs -mkdir -p /var/data/storage
# 上传文件到 hdfs 目录中
[hadoopdeploy@hadoop01 hadoop]$ hadoop fs -put /etc/profile /var/data/storage/profile
# 设置 /var/data/storage 目录的存储策略为 warm
[hadoopdeploy@hadoop01 hadoop]$ hdfs storagepolicies -setStoragePolicy -path /var/data/storage -policy WARM
Set storage policy WARM on /var/data/storage
# 查看 /var/data/storage 目录的文件块分布，发现还是 2个 DISK，说明历史数据需要迁移，使用 mover 命令
[hadoopdeploy@hadoop01 hadoop]$ hdfs fsck /var/data/storage -files -blocks -locations
Connecting to namenode via http://hadoop01:9870/fsck?ugi=hadoopdeploy&files=1&blocks=1&locations=1&path=%2Fvar%2Fdata%2Fstorage
FSCK started by hadoopdeploy (auth:SIMPLE) from /192.168.121.140 for path /var/data/storage at Sat Mar 18 17:49:48 CST 2023

/var/data/storage 
/var/data/storage/profile 2098 bytes, replicated: replication=2, 1 block(s):  OK
0. BP-1760725553-192.168.121.140-1676791226380:blk_1073741858_1036 len=2098 Live_repl=2  [DatanodeInfoWithStorage[192.168.121.141:9866,DS-e86f80ba-6f04-4074-ab96-f58212c3c0e2,DISK], DatanodeInfoWithStorage[192.168.121.140:9866,DS-ca40e8cf-4d38-4a42-bfcb-e636087e9025,DISK]]
......

# 将 /var/data/storage 按照存储策略移动数据块
[hadoopdeploy@hadoop01 hadoop]$ hdfs mover /var/data/storage
2023-03-18 17:52:04,620 INFO mover.Mover: namenodes = {hdfs://hadoop01:8020=null}
2023-03-18 17:52:04,630 INFO balancer.NameNodeConnector: getBlocks calls for hdfs://hadoop01:8020 will be rate-limited to 20 per second
2023-03-18 17:52:05,368 INFO net.NetworkTopology: Adding a new node: /default-rack/192.168.121.142:9866
2023-03-18 17:52:05,368 INFO net.NetworkTopology: Adding a new node: /default-rack/192.168.121.140:9866
2023-03-18 17:52:05,368 INFO net.NetworkTopology: Adding a new node: /default-rack/192.168.121.141:9866
2023-03-18 17:52:05,402 INFO balancer.Dispatcher: Start moving blk_1073741858_1036 with size=2098 from 192.168.121.140:9866:DISK to 192.168.121.140:9866:ARCHIVE through 192.168.121.140:9866
2023-03-18 17:52:05,412 INFO balancer.Dispatcher: Successfully moved blk_1073741858_1036 with size=2098 from 192.168.121.140:9866:DISK to 192.168.121.140:9866:ARCHIVE through 192.168.121.140:9866
Mover Successful: all blocks satisfy the specified storage policy. Exiting...
2023-3-18 17:52:15       Mover took 10sec
# 重新查看 /var/data/storage 目录的文件块分布，发现还是 一个是 DISK 另外一个 ARCHIVE，说明存储策略生效了
pdeploy@hadoop01 hadoop]$ hdfs fsck /var/data/storage -files -blocks -locations
Connecting to namenode via http://hadoop01:9870/fsck?ugi=hadoopdeploy&files=1&blocks=1&locations=1&path=%2Fvar%2Fdata%2Fstorage
FSCK started by hadoopdeploy (auth:SIMPLE) from /192.168.121.140 for path /var/data/storage at Sat Mar 18 17:53:23 CST 2023

/var/data/storage 
/var/data/storage/profile 2098 bytes, replicated: replication=2, 1 block(s):  OK
0. BP-1760725553-192.168.121.140-1676791226380:blk_1073741858_1036 len=2098 Live_repl=2  [DatanodeInfoWithStorage[192.168.121.141:9866,DS-e86f80ba-6f04-4074-ab96-f58212c3c0e2,DISK], DatanodeInfoWithStorage[192.168.121.140:9866,DS-cf50253c-ea3f-46f6-bdd9-4ac1ad3907d2,ARCHIVE]]

4 参考文档

1、https://hadoop.apache.org/docs/current/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/ArchivalStorage.html
2、https://hadoop.apache.org/docs/current/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/hdfs-default.xml

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