HBase性能調優

我們經常看到一些文章吹噓某產品如何如何快,如何如何強,而自己測試時卻不如描述的一些數據。其實原因可能在於你還不是真正理解其內部結構,對於其性能調優方法不夠了解。本文轉自TaoBao的Ken Wu同學的博客,是目前看到比較完整的HBase調優文章。

原文鏈接:HBase性能調優

官方Book Performance Tuning部分章節沒有按配置項進行索引,不能達到快速查閱的效果。所以我以配置項驅動,重新整理了原文,並補充一些自己的理解,如有錯誤,歡迎指正。

配置優化

zookeeper.session.timeout

默認值:3分鐘(180000ms)

說明:RegionServer與Zookeeper間的連接超時時間。當超時時間到後,ReigonServer會被Zookeeper從RS集羣清單中移除,HMaster收到移除通知後,會對這臺server負責的regions重新balance,讓其他存活的RegionServer接管.

調優:這個timeout決定了RegionServer是否能夠及時的failover。設置成1分鐘或更低,可以減少因等待超時而被延長的failover時間。

不過需要注意的是,對於一些Online應用,RegionServer從宕機到恢復時間本身就很短的(網絡閃斷,crash等故障,運維可快速介入),如果調低timeout時間,反而會得不償失。因爲當ReigonServer被正式從RS集羣中移除時,HMaster就開始做balance了(讓其他RS根據故障機器記錄的WAL日誌進行恢復)。當故障的RS在人工介入恢復後,這個balance動作是毫無意義的,反而會使負載不均勻,給RS帶來更多負擔。特別是那些固定分配regions的場景。

hbase.regionserver.handler.count

默認值:10

說明:RegionServer的請求處理IO線程數。

調優:這個參數的調優與內存息息相關。

較少的IO線程,適用於處理單次請求內存消耗較高的Big PUT場景(大容量單次PUT或設置了較大cache的scan,均屬於Big PUT)或ReigonServer的內存比較緊張的場景。
較多的IO線程,適用於單次請求內存消耗低,TPS要求非常高的場景。設置該值的時候,以監控內存爲主要參考。

這裏需要注意的是如果server的region數量很少,大量的請求都落在一個region上,因快速充滿memstore觸發flush導致的讀寫鎖會影響全局TPS,不是IO線程數越高越好。

壓測時,開啓Enabling RPC-level logging,可以同時監控每次請求的內存消耗和GC的狀況,最後通過多次壓測結果來合理調節IO線程數。

這裏是一個案例 Hadoop and HBase Optimization for Read Intensive Search Applications,作者在SSD的機器上設置IO線程數爲100,僅供參考。

hbase.hregion.max.filesize

默認值:256M

說明:在當前ReigonServer上單個Reigon的最大存儲空間,單個Region超過該值時,這個Region會被自動split成更小的region。

調優:小region對split和compaction友好,因爲拆分region或compact小region裏的storefile速度很快,內存佔用低。缺點是split和compaction會很頻繁。

特別是數量較多的小region不停地split, compaction,會導致集羣響應時間波動很大,region數量太多不僅給管理上帶來麻煩,甚至會引發一些Hbase的bug。
一般512以下的都算小region。

大region,則不太適合經常split和compaction,因爲做一次compact和split會產生較長時間的停頓,對應用的讀寫性能衝擊非常大。此外,大region意味着較大的storefile,compaction時對內存也是一個挑戰。
當然,大region也有其用武之地。如果你的應用場景中,某個時間點的訪問量較低,那麼在此時做compact和split,既能順利完成split和compaction,又能保證絕大多數時間平穩的讀寫性能。

既然split和compaction如此影響性能,有沒有辦法去掉?
compaction是無法避免的,split倒是可以從自動調整爲手動。
只要通過將這個參數值調大到某個很難達到的值,比如100G,就可以間接禁用自動split(RegionServer不會對未到達100G的region做split)。
再配合RegionSplitter這個工具,在需要split時,手動split。
手動split在靈活性和穩定性上比起自動split要高很多,相反,管理成本增加不多,比較推薦online實時系統使用。

內存方面,小region在設置memstore的大小值上比較靈活,大region則過大過小都不行,過大會導致flush時app的IO wait增高,過小則因store file過多影響讀性能。

hbase.regionserver.global.memstore.upperLimit/lowerLimit

默認值:0.4/0.35

upperlimit說明:hbase.hregion.memstore.flush.size 這個參數的作用是 當單個memstore達到指定值時,flush該memstore。但是,一臺ReigonServer可能有成百上千個memstore,每個memstore也許未達到flush.size,jvm的heap就不夠用了。該參數就是爲了限制memstores佔用的總內存。
當ReigonServer內所有的memstore所佔用的內存總和達到heap的40%時,HBase會強制block所有的更新並flush這些memstore以釋放所有memstore佔用的內存。

lowerLimit說明: 同upperLimit,只不過當全局memstore的內存達到35%時,它不會flush所有的memstore,它會找一些內存佔用較大的memstore,做個別flush,當然更新還是會被block。lowerLimit算是一個在全局flush導致性能暴跌前的補救措施。爲什麼說是性能暴跌?可以想象一下,如果memstore需要在一段較長的時間內做全量flush,且這段時間內無法接受任何讀寫請求,對HBase集羣的性能影響是很大的。

調優:這是一個Heap內存保護參數,默認值已經能適用大多數場景。它的調整一般是爲了配合某些專屬優化,比如讀密集型應用,將讀緩存開大,降低該值,騰出更多內存給其他模塊使用。
這個參數會給使用者帶來什麼影響?

比如,10G內存,100個region,每個memstore 64M,假設每個region只有一個memstore,那麼當100個memstore平均佔用到50%左右時,就會達到lowerLimit的限制。假設此時,其他memstore同樣有很多的寫請求進來。在那些大的region未flush完,就可能又超過了upperlimit,則所有region都會被block,開始觸發全局flush。

不過,除了你的內存非常小或你的應用場景裏大多數都是讀,我覺得不需要去調這個參數。

hfile.block.cache.size

默認值:0.2

說明:storefile的讀緩存佔用Heap的大小百分比,0.2表示20%。該值直接影響數據讀的性能。

調優:當然是越大越好,如果讀比寫少,開到0.4-0.5也沒問題。如果讀寫較均衡,0.3左右。如果寫比讀多,果斷默認吧。設置這個值的時候,你同時要參考 hbase.regionserver.global.memstore.upperLimit ,該值是memstore佔heap的最大百分比,兩個參數一個影響讀,一個影響寫。如果兩值加起來超過80-90%,會有OOM的風險,謹慎設置。

hbase.hstore.blockingStoreFiles

默認值:7

說明:在compaction時,如果一個Store(Coulmn Family)內有超過7個storefile需要合併,則block所有的寫請求,進行flush,限制storefile數量增長過快。

調優:block寫請求會影響當前region的性能,將值設爲單個region可以支撐的最大store file數量會是個不錯的選擇,即允許comapction時,memstore繼續生成storefile。最大storefile數量可通過region size/memstore size來計算。如果你將region size設爲無限大,那麼你需要預估一個region可能產生的最大storefile數。

hbase.hregion.memstore.block.multiplier

默認值:2

說明:當一個region裏的memstore超過單個memstore.size兩倍的大小時,block該region的所有請求,進行flush,釋放內存。雖然我們設置了memstore的總大小,比如64M,但想象一下,在最後63.9M的時候,我Put了一個100M的數據,此時memstore的大小會瞬間暴漲到超過預期的memstore.size。這個參數的作用是當memstore的大小增至超過memstore.size時,block所有請求,遏制風險進一步擴大。

調優: 這個參數的默認值還是比較靠譜的。如果你預估你的正常應用場景(不包括異常)不會出現突發寫或寫的量可控,那麼保持默認值即可。如果正常情況下,你的寫請求量就會經常暴長到正常的幾倍,那麼你應該調大這個倍數並調整其他參數值,比如hfile.block.cache.size和hbase.regionserver.global.memstore.upperLimit/lowerLimit,以預留更多內存,防止HBase server OOM。

其他

啓用LZO壓縮

LZO對比Hbase默認的GZip,前者性能較高,後者壓縮比較高,具體參見 Using LZO Compression對於想提高HBase讀寫性能的開發者,採用LZO是比較好的選擇。對於非常在乎存儲空間的開發者,則建議保持默認。

不要在一張表裏定義太多的Column Family

Hbase目前不能良好的處理超過包含2-3個CF的表。因爲某個CF在flush發生時,它鄰近的CF也會因關聯效應被觸發flush,最終導致系統產生更多IO。

批量導入

在批量導入數據到Hbase前,你可以通過預先創建regions,來平衡數據的負載。詳見 Table Creation: Pre-Creating Regions

避免CMS concurrent mode failure

HBase使用CMS GC。默認觸發GC的時機是當年老代內存達到90%的時候,這個百分比由 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=N 這個參數來設置。concurrent mode failed發生在這樣一個場景:

當年老代內存達到90%的時候,CMS開始進行併發垃圾收集,於此同時,新生代還在迅速不斷地晉升對象到年老代。當年老代CMS還未完成併發標記時,年老代滿了,悲劇就發生了。CMS因爲沒內存可用不得不暫停mark,並觸發一次全jvm的stop the world(掛起所有線程),然後採用單線程拷貝方式清理所有垃圾對象。這個過程會非常漫長。爲了避免出現concurrent mode failed,我們應該讓GC在未到90%時,就觸發。

通過設置 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=N

這個百分比, 可以簡單的這麼計算。如果你的 hfile.block.cache.size 和 hbase.regionserver.global.memstore.upperLimit 加起來有60%(默認),那麼你可以設置 70-80,一般高10%左右差不多。

Hbase客戶端優化

AutoFlush

HTable的setAutoFlush設爲false,可以支持客戶端批量更新。即當Put填滿客戶端flush緩存時,才發送到服務端。默認是true。

Scan Caching

scanner一次緩存多少數據來scan(從服務端一次抓多少數據回來scan)。
默認值是 1,一次只取一條。

Scan Attribute Selection

scan時建議指定需要的Column Family,減少通信量,否則scan操作默認會返回整個row的所有數據(所有Coulmn Family)。

Close ResultScanners

通過scan取完數據後,記得要關閉ResultScanner,否則RegionServer可能會出現問題(對應的Server資源無法釋放)。

Optimal Loading of Row Keys

當你scan一張表的時候,返回結果只需要row key(不需要CF, qualifier,values,timestaps)時,你可以在scan實例中添加一個filterList,並設置 MUST_PASS_ALL操作,filterList中add FirstKeyOnlyFilterKeyOnlyFilter。這樣可以減少網絡通信量。

Turn off WAL on Puts

當Put某些非重要數據時,你可以設置writeToWAL(false),來進一步提高寫性能。writeToWAL(false)會在Put時放棄寫WAL log。風險是,當RegionServer宕機時,可能你剛纔Put的那些數據會丟失,且無法恢復。

啓用Bloom Filter

Bloom Filter通過空間換時間,提高讀操作性能。


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