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阿里技术架构内部总结:HDFS监控落地的思考

Hadoop分布式文件系统(HDFS)被设计成适合运行在通用硬件(commodity hardware)上的分布式文件系统。 HDFS能提供高吞吐量的数据访问,非常适合大规模数据集上的应用。在大数据生态圈中,HDFS是最重要的底层分布式文件系统,它的稳定性关乎整个生态系统的健康。 本文介绍了HDFS相关的重要监控指标,分享指标背后的思考。 一、HDFS监控挑战 HDFS是Hadoop生态的一部分,监控方案不仅需适用HDFS,其他组件如Yarn、Hbase、Hive等,也需适用 HDFS API提供的指标较多,部分指标没必要实时采集,但故障时需能快速获取到 Hadoop相关组件的日志,比较重要,如问题定位、审计等 监控方案不仅能满足监控本身,故障定位涉及指标也应覆盖 二、Hadoop监控方案 Hadoop监控数据采集是通过HTTP API,或者JMX。实际中,用到比较多的产品主要有:CDH、Ambari,此外,还有部分工具,如Jmxtrans、HadoopExporter(用于Prometheus)。 CDH是一款开源的集部署、监控、操作等于一体的Hadoop生态组件管理工具,也提供收费版(比免费版多提供数据备份恢复、故障定位等特性)。CDH提供的HDFS监控界面在体验上是非常优秀的,是对HDFS监控指标深入发掘之后的浓缩,比如HDFS容量、读写流量及耗时、Datanode磁盘刷新耗时等。 CDH提供的HDFS监控界面 Ambari与CDH类似,同样是开源工具,但它的扩展性要比较好,另外,它的信息可以从机器、组件、集群等不同维度展现,接近运维工程师使用习惯。 Ambari提供的HDFS监控界面 如果使用CDH,或者Ambari进行HDFS监控,也存在实际问题: 对应的Hadoop及相关组件版本不能自定义 不能很好的满足大规模HDFS集群实际监控需求 其他工具,如Jmxtrans目前还不能很好适配Hadoop,因此,实际的监控方案选型为: 采集:HadoopExporter,Hadoop HTTP API(说明:HDFS主要调用http://{domain}:{port}/jmx) 日志:通过ELK来收集、分析 存储:Prometheus 展现:Grafana,HDFS UI,Hue 告警:对接京东云告警系统 三、HDFS监控指标 1、主要指标概览 HDFS主要监控指标概览 2、黑盒监控指标 基本功能 文件整个生命周期中,是否存在功能异常,主要监控创建、查看、修改、删除动作。 查看时,需校对内容,有一种方式,可以在文件中写入时间戳,查看时校对时间戳,这样,可以根据时间差来判断是否写超时 切记保证生命周期完整,否则,大量监控产生的临时文件可能导致HDFS集群垮掉 3、白盒监控指标 1)错误 Block丢失数量 采集项:MissingBlocks 如果出现块丢失,则意味着文件已经损坏,所以需要在块丢失前,提前预判可能出现Block丢失风险(通过监控UnderReplicatedBlocks来判断)。 不可用数据节点占比 采集项: 在BlockPlacementPolicyDefault.java中的isGoodTarget定义了选取Datanode节点策略,其中有两项是“节点是否在下线”、“是否有足够存储空间”,如果不可用数量过多,则可能导致选择不到健康的Datanode,因此,必须保证一定数量的健康Datanode。 选取可用Datanode时部分判断条件 错误日志关键字监控 部分常见错误监控(主要监控Exception/ERROR),对应关键字: IOException、NoRouteToHostException、SafeModeException、UnknownHostException。 未复制Block数 采集项:UnderReplicatedBlocks UnderReplicatedBlocks在数据节点下线、数据节点故障等均会产生大量正在同步的块数。 FGC监控 采集项:FGC 读写成功率 采集项: monitor_write.status/monitor_read.status 根据Block实际读写流量汇聚计算,是对外SLA指标的重要依据。 数据盘故障 采集项:NumFailedVolumes 如果一个集群有1000台主机,每台主机是12块盘(一般存储型机器标准配置),那么这将会是1万2000块数据盘,按照机械盘平均季度故障率1.65%(数据存储服务商Backblaze统计)计算,平均每个月故障7块盘。若集群规模再扩大,那么运维工程师将耗费很大精力在故障盘处理与服务恢复上。很显然,一套自动化的数据盘故障检测、自动报修、服务自动恢复机制成为刚需。 除故障盘监控外,故障数据盘要有全局性解决方案。在实践中,以场景为维度,通过自助化的方式来实现对此问题处理。 基于场景实现的Jenkins自助化任务 2)流量 Block读、写次数 采集项: 采集Datanode数据进行汇聚计算。 网络进出流量 采集项:node_network_receive_bytes_total/ node_network_transmit_bytes_total 没有直接可以使用的现成数据,需要通过ReceivedBytes(接收字节总量)、SentBytes(发送字节总量)来计算。 磁盘I/O 采集项:node_disk_written_bytes_total/ node_disk_read_bytes_total 3)延迟 RPC处理平均时间 采集项:RpcQueueTimeAvgTime 采集RpcQueueTimeAvgTime(RPC处理平均时间)、SyncsAvgTime(Journalnode同步耗时)。 慢节点数量 采集项:SlowPeerReports 慢节点主要特征是,落到该节点上的读、写较平均值差距较大,但给他足够时间,仍然能返回正确结果。通常导致慢节点出现的原因除机器硬件、网络外,对应节点上的负载较大是另一个主要原因。实际监控中,除监控节点上的读写耗时外,节点上的负载也需要重点监控。 根据实际需要,可以灵活调整Datanode汇报时间,或者开启“陈旧节点”(Stale Node)检测,以便Namenode准确识别故障实例。涉及部分配置项: dfs.namenode.heartbeat.recheck-interval dfs.heartbeat.interval dfs.namenode.avoid.read.stale.datanode dfs.namenode.avoid.write.stale.datanode dfs.namenode.stale.datanode.interval 4)容量 集群总空间、空间使用率 采集项:PercentUsed HDFS UI花费了很大篇幅来展现存储空间相关指标,足以说明它的重要性。 空间使用率计算包含了处于“下线中”节点空间,这是一个陷阱。如果有节点处于下线状态,但它们代表的空间仍计算在总空间,如果下线节点过多,存在这样“怪象”:集群剩余空间很多,但已无空间可写。 此外,在Datanode空间规划时,要预留一部分空间。HDFS预留空间有可能是其他程序使用,也有可能是文件删除后,但一直被引用,如果“Non DFS Used”一直增大,则需要追查具体原因并优化,可以通过如下参数来设置预留空间: dfs.datanode.du.reserved.calculator dfs.datanode.du.reserved dfs.datanode.du.reserved.pct 作为HDFS运维开发人员,需清楚此公式:Configured Capacity = Total Disk Space - Reserved Space = Remaining Space + DFS Used + Non DFS Used。 Namenode堆内存使用率 采集项: HeapMemoryUsage.used/HeapMemoryUsage.committed 如果将此指标作为HDFS核心指标,也是不为过的。元数据和Block映射关系占据了Namenode大部分堆内存,这也是HDFS不适合存储大量小文件的原因之一。堆内存使用过大,可能会出现Namenode启动慢,潜在FGC风险,因此,堆内存使用情况需重点监控。 实际中,堆内存使用率增加,不可避免,给出有效的几个方案: 调整堆内存分配 建立文件生命周期管理机制,及时清理部分无用文件 小文件合并 使用HDFS Federation横向扩展 尽管这些措施可以在很长时间内,有效降低风险,但提前规划好集群也是很有必要。 数据均衡度 采集项: HDFS而言,数据存储均衡度,一定程度上决定了它的安全性。实际中,根据各存储实例的空间使用率,来计算这组数据的标准差,用以反馈各实例之间的数据均衡程度。 数据较大情况下,如果进行数据均衡则会比较耗时,尽管通过调整并发度、速度也很难快速的完成数据均衡。针对这种情况,可以尝试优先下线空间已耗尽的实例,之后再扩容的方式来实现均衡的目的。 还有一点需注意,在3.0版本之前,数据均衡只能是节点之间的均衡,不能实现节点内部不同数据盘的均衡。 RPC请求队列的长度 采集项:CallQueueLength(RPC请求队列长度)。 文件数量 采集项:FilesTotal 与堆内存使用率配合使用。每个文件系统对象(包括文件、目录、Block数量)至少占有150字节堆内存,根据此,可以粗略预估出一个Namenode可以保存多少文件。根据文件与块数量之间的关系,也可以对块大小做一定优化。 下线实例数 采集项:NumDecommissioningDataNodes HDFS集群规模较大时,实时掌握健康实例说,定期修复故障节点并及时上线,可以为公司节省一定成本。 5)其他 除上述主要指标外,服务器、进程JVM、依赖服务(Zookeeper、DNS)等通用监控策略也需添加。 四、HDFS监控落地 Grafana仪表盘展现:主要用于服务巡检、故障定位(说明:Grafana官方提供的HDFS监控模板,数据指标相对较少)。 HDFS部分集群Grafana仪表盘 ELK-Hadoop:主要用于全局日志检索,以及错误日志关键字监控。 ES中搜索HDFS集群日志 日志服务搜索HDFS集群日志 Hue、HDFS UI:主要用于HDFS问题排查与日常维护。 五、HDFS案例 案例1: DNS产生脏数据,导致Namenode HA故障。 发现方式:功能监控、SLA指标异常 故障原因:DNS服务器产生脏数据,致使Namenode主机名出错,在HA切换时,因找到错误主机而失败 优化建议:DNS作为最基础服务,务必保证其数据正确与稳定,在一定规模情况下,切忌使用修改/etc/hosts方式来解决主机名问题,如果没有高可用的内部DNS服务,建议使用DNSMasq来搭建一套DNS服务器 案例2: 机架分组不合理,导致HDFS无法写入。 发现方式:功能监控写异常偶发性告警 故障原因:HDFS开启机架感知,不同分组机器资源分配不合理,部分分组存储资源耗尽,在选择Datanode时,找不到可用节点 优化建议:合理分配各机架上的实例数量,并分组进行监控。在规模较小情况下,可用考虑关闭机架感知功能

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大型网站技术架构——核心原理与案例分析(三)

集群环境下,Session管理的主要方式: 1、Session复制 适用于集群规模较小 2、Session绑定 将来源于同一IP的地址,分配到固定的服务器 3、利用Cookie记录Session 缺点 Cookie受大小限制,如果关闭Cookie,访问就会受限。、 4、Session服务器 将应用服务器状态分离、分离成有状态的Session服务器,无状态的应用服务器 高可用服务的策略: 1、分级管理 2、超时设置 3、异步调用 4、服务降级、拒绝服务 关闭功能 5、幂等性设计 指应用调用服务失败后,会将调用请求重新发送到其他服务器,但是这个失败可能是虚假的失败。缺点,服务重复调用是无法避免的,因此必须在服务层保证服务重复调用和调用一次产生的结果相同,即服务具有幂等性。 高可用的数据 保证数据存储高可用的手段主要是数据备份和失效转移机制。数据备份是保证数据有多个副本,失效转移机制是保证当一个数据副本不可访问时,可以快速切换访问数据的其他副本。 高可用数据有以下几层含义: 1、数据持久性 2、数据可访问性 3、数据一致性 CAP原理 数据一致性(Consisency): a、数据强一致:各个副本数据在物理存储中总是一致的 b、数据用户一致 :即数据在物理存储中各个副本的数据可能不一致,但是终端用户访问时,通过纠错和校验机制,可以确定一个一致的且正确的数据返回给用户 c、数据最终一致、系统经过一段时间(比较短)的自我修复和修正,数据最终达到一致 数据可用性(Avalibility) 分区耐受性(Patition) 数据备份: 冷备: 热备:Master - Slave 失效转移 1、失效确认(心跳检测和应用程序访问失败报告) 2、访问转移 3、数据恢复 高可用网站的软件质量保证: 1、网站发布 集群中一部分的替换 2、自动化测试 3、预发布验证 4、代码控制 5、自动发布 6、灰度发布 7、网站运行监控(重点)

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马里奥是站在游戏界顶峰的超人气多面角色。马里奥靠吃蘑菇成长,特征是大鼻子、头戴帽子、身穿背带裤,还留着胡子。与他的双胞胎兄弟路易基一起,长年担任任天堂的招牌角色。

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Spring框架(Spring Framework)是由Rod Johnson于2002年提出的开源Java企业级应用框架,旨在通过使用JavaBean替代传统EJB实现方式降低企业级编程开发的复杂性。该框架基于简单性、可测试性和松耦合性设计理念,提供核心容器、应用上下文、数据访问集成等模块,支持整合Hibernate、Struts等第三方框架,其适用范围不仅限于服务器端开发,绝大多数Java应用均可从中受益。

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WebStorm 是jetbrains公司旗下一款JavaScript 开发工具。目前已经被广大中国JS开发者誉为“Web前端开发神器”、“最强大的HTML5编辑器”、“最智能的JavaScript IDE”等。与IntelliJ IDEA同源,继承了IntelliJ IDEA强大的JS部分的功能。

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