HBase 中读 HDFS 调优

HDFS Read调优

在基于 HDFS 存储的 HBase 中，主要有两种调优方式：

绕过RPC的选项，称为short circuit reads
开启让HDFS推测性地从多个datanode读数据的选项，称为 hedged reads

Short-Circuit Reads

一般来说，HBase RegionServer 与 HDFS DataNode在一起，所以可以实现很好的数据本地化。但是在早期Hadoop 1.0.0版本中，RegionServer 在与 DataNode通过RPC通信时，与其他常规客户端一样，需要经过整个RPC通信过程。在 Hadoop 1.0.0 版本之后，加入了short-circuit read选项，它可以完全绕过RPC栈，通过本地clients直接从底层文件系统读数据。

Hadoop 2.x 之后进一步优化了这个实现。当前DataNode与HDFS客户端（HBase也是其中一个）可以使用一个称为file descriptor passing的功能，使得数据交换全部发生在OS kernel层。相较于之前的实现会更快，更高效。使得多个进程在同一个实例上进行高效地交互。

在Hadoop中，可以参考以下官方文档配置启用short-circuit reads：

https://hadoop.apache.org/docs/r2.7.2/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/ShortCircuitLocalReads.html

下面是一个配置参考，需要在hbase-site.xml 与 hdfs-site.xml 两个配置文件中均配置，且配置完后需重启进程：

<property>
  <name>dfs.client.read.shortcircuit</name>
  <value>true</value>
  <description>
    This configuration parameter turns on short-circuit local reads.
  </description>

</property>
<property>
  <name>dfs.domain.socket.path</name>
  <value>/var/lib/hadoop-hdfs/dn_socket</value>
  <description>
    Optional. This is a path to a UNIX domain socket that will be used for
    communication between the DataNode and local HDFS clients.
    If the string "_PORT" is present in this path, it will be replaced by the
    TCP port of the DataNode.
  </description>
</property>

需要注意的是：dfs.domain.socket.path指定的文件（可以先不存在）的owner必须为OS的root用户，或者是运行datanode服务的用户。

最后，short-circuit read buffers的默认大小由dfs.client.read.shortcircuit.buffer.size指定，对于很繁忙的HBase 集群来说，默认值可能会比较高。在HBase中，如果没有没有显示指定此值，则会从默认的 1MB 直接降为 128KB（使用的是hbase.dfs.client.read.shortcircuit.buffer.size 属性，默认为128KB）。

在HBase 中的HDFS客户端，会为每个打开的data block分配一个direct byte buffer ，大小为参数hbase.dfs.client.read.shortcircuit.buffer.size 指定大小。此功能可以让HBase永久保持它的HDFS文件打开，所以会很快地增加。

Hedged Reads

Hedged reads是HDFS的一个功能，在Hadoop 2.4.0之后引入。一般来说，每个读请求都会由生成的一个线程处理。在Hedged reads 启用后，客户但可以等待一个预配置的时间，如果read没有返回，则客户端会生成第二个读请求，访问同一份数据的另一个block replica。之后，其中任意一个read 先返回的话，则另一个read请求则被丢弃。

Hedged reads使用的场景是：解决少概率的slow read（可能由瞬时错误导致，例如磁盘错误或是网络抖动等）。

HBase region server 是一个 HDFS client，所以我们可以在HBase中启用hedged reads，通过在 RegionServer 中的 hbase-site.xml 配置增加以下参数，并且根据实际环境对参数进行调整：

def.client.hedged.read.threadpool.size：默认值为0。指定有多少线程用于服务hedged reads。如果此值设置为0（默认），则hedged reads为disabled状态
dfs.client.hedged.read.threshold.millis：默认为500（0.5秒）：在spawning 第二个线程前，等待的时间。

下面是一个示例配置，设置等待阈值为10ms，并且线程数为20：

<property>
  <name>dfs.client.hedged.read.threadpool.size</name>
  <value>20</value>
</property>

<property>
  <name>dfs.client.hedged.read.threshold.millis</name>
  <value>10</value>
</property>

需要注意的是：hedged reads 在HDFS中的功能，类似于MapReduce中的speculative execution：需要消耗额外的资源。例如，根据集群的负载与设定，它可能需要触发很多额外的读操作，且大部分是发送到远端的block replicas。产生的额外的I/O、以及网络可能会对集群性能造成较大影响。对此，需要在生产环境中的负载进行测试，以决定是否使用此功能。

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