磁盘均衡器：HDFS Disk Balancer

背景

• 相比较于个人PC，服务器一般可以通过挂载多块磁盘来扩大单机的存储能力
• 在Hadoop HDFS中，DataNode负责最终数据block的存储，在所在机器上的磁盘之间分配数据块。当写入新block时，DataNodes将根据选择策略（循环策略或可用空间策略）来选择block的磁盘（卷）
• 循环策略：它将新的block均匀分布在可用磁盘上
• 可用空间策略：此策略将数据写入具有更多可用空间（按百分比）的磁盘
  

产生的问题以及解决方法

• 在长期运行的集群中采用循环策略的时，DataNode有时会不均匀的填充其存储目录（磁盘/卷），从而导致某些磁盘已满而其他磁盘却很少使用的情况。发生这种情况的原因可能是由于大量的写入和删除操作，也可能是由于更换了磁盘。
• 另外，如果我们使用基于可用空间选择策略，则每个新写入将进入新添加的空磁盘，从而使该期间的其他磁盘处于空闲状态，这将在新磁盘上创建瓶颈。
• 因此需要一种INTRA DATANODE BALANCING（DataNode内数据块的均匀分布）来解决intra-DataNode偏斜（在磁盘上块的不均匀分布），这种偏斜是由于磁盘更换或随机写入和删除发生的。
• 因此，hadoop3.0中引入了一个名为disk balancer的工具，该工具专注于在DataNode内分发数据

hdfs disk balancer简介

• hdfs disk balancer是hadoop3中引入的命令行工具，用于平衡DataNode中的数据在磁盘指甲分布不均匀问题。在这里特别注意，hdfs diskbalancer与hdfsbalancer是不同的

HDFS Disk Balancer功能

数据传播报告

为了衡量集群中哪些计算机遭受数据分布不均的影响，磁盘平衡器定义了volume data density metric（磁盘/卷数据密度度量标准）和Node Data Density metric（节点数据密度度量标准）

• 卷（磁盘）数据密度：比较同台机器上不同卷之间的数据分布情况
• 节点数据密度：比较的是不同机器之间的

• 卷数据密度计算
  假设有一台具有四个卷的计算机，各个磁盘的使情况
  

• 磁盘平衡
  当指定某个datanode节点进行disk数据平衡，就可以先计算或读取当前的volume data density（磁盘数据密度）。有了这些数据，我们可以轻松确定哪些卷已经超量配置，哪些卷已经不足
  为了将数据从一个卷移动到datanode中的另一个卷，Hadoop开发实现了基于rpc协议的disk balancer

HDFS Disk Balancer开启

• hdfs disk balancer通过创建计划进行操作，该计划是一组语句，描述应在两个磁盘之间移动多少数据，然后在datanode上执行该语句。计划包含多个移动步骤。计划中的每个移动步骤都具有目标磁盘，源磁盘的地址。移动步骤还具有要移动的字节数。该计划是针对可操作的datanode执行的
• 默认情况下，Hadoop集群上已经启用了disk balancer功能。通过hdfs-site.xml中调整dfs.disk.balancer.enabled参数值，选择在Hadoop中是否启用磁盘平衡器

相关命令

• plan计划
  命令：hdfs diskbalancer -plan < datanode>