Hadoop 调优

2021-12-13 11:50

HDFS 调优

hdfs-site.xml

1. hadoop 文件块大小，通常为 128MB 或 256MB

<property>
	<name>dfs.block.size</name>
    <value>134217728</value>
</property>

<!-- 134217728 B = 128 MB    268435456 B = 256 M -->

2. NameNode 同时和 DataNode 通信的线程数，默认为10，将其增大为40。

<property> 
    <name>dfs.namenode.handler.count</name> 
    <value>40</value>
</property>

3. dfs.datanode.max.xcievers 对于 DataNode 来说就如同 Linux 上的文件句柄的限制，当 DataNode上面的连接数超过配置中的设置时， DataNode就会拒绝连接，修改设置为65536。

<property> 
    <name>dfs.datanode.max.xcievers</name> 
    <value>65536</value>
</property>

4. 执行 start-balancer.sh 的带宽，默认为1048576(1MB/s)，将其増大到20MB/s

<property> 
    <name>dfs.datanode.balance.bandwidthPerSe</name>
    <value>20485760</value>
</property>

5. 控制HDFS文件的副本数，默认为3，当许多任务同时读取一个文件时，读取可能会造成瓶颈，这时增大副本数可以有效缓解这种情况，但是也会造成大量的磁盘空间占用，这时可以只修改 Hadoop 客户端的配置，这样，从 Hadoop 客户端上传的文件的副本数将以 Hadoop 客户端的为准

<property> 
    <name>dfs.replication</name> 
    <value>3</value> 
</property>

6. 设置 DataNode 在进行文件传输时最大线程数，通常设置为8192，如果集群中有某台 DataNode 主机的这个值比其他主机的大，那么出现的问题是，这台主机上存储的数据相对别的主机比较多，导致数据分布不均匀的问题，即使 balance 仍然会不均匀。

<property> 
    <name>dfs.datanode.max.transfer.threads</name> 
    <value>4096</value> 
</property>

core-site.xml

1.Hadoop的缓冲区大小用于 Hadoop 读HDFS的文件和写HDFS的文件，还有map 的中间结果输出都用到了这个缓冲区容量，默认为4KB，增加为128KB。

<property> 
    <name>io.file.buffer.size</name>
    <value>131072</value> 
</property>

MapReduce 调优

使用 Hadoop 进行大数据运算，当数据量极大时，那么对 MapReduce 性能的调优重要性不言而喻，尤其是 Shuffle 过程中的参数配置对作业的总执行时间影响特别大。

下面总结一些和 MapReduce 相关的性能调优方法，主要从 5 个方面考虑:

数据输入、 Map 阶段、 Reduce 阶段、 Shuffle 阶段和其他调优属性。

1. 数据输入

在执行 MapReduce 任务前，将小文件进行合并，大量的小文件会产生大量的 Map 任务，増大 Map 任务装载的次数，而任务的装载比较耗时，从而导致 MapReduce 运行速度较慢。

因此采用 ==CombineTextInputFormat== 来作为输入，解决输入端大量的小文件场景

2. Map 阶段

减少溢写( spill )次数: 通过调整 io.sort.mb 及 sort.spill.percent 参数值，增大触发 spill 的内存上限，减少 spill 次数，从而减少磁盘 I / O 。
减少合并( merge )次数: 通过调整 io.sort. factor 参数，增大 merge 的文件数目，减少 merge 的次数，从而缩短 MR 处理时间。
在 Map 之后，不影响业务逻辑前提下，先进行 combine 处理，减少 I / O 上面提到的那些属性参数，都是位于 marred-default.xml 文件中，这些属性参数的调优方式如表所示。

属性名称	类型	默认值	说明
mapreduce.task.io.sort.mb	int	100	配置排序map输出时使用的内存缓冲区的大小，默认100MB，实际开发中可以设置大一些
mapreduce.map.sort.spill.percent	float	0.80	map输出内存缓冲和用来开始磁盘溢出写过程的记录边界索引的阈值，即最大使用环形缓冲内存的阈值。一般默认是80%。也可以直接设置为100%
mapreduce.task.io.sort.factor	int	10	排序文件时，一次最多合并的流数，实际开发中可将这个值设置为100
mapreduce.task.min.num.spills.for.combine	int	3	运行 Combiner 时，所需的最少溢出文件数(如果已指定 Combiner)

3. Reduce 阶段

合理设置 Map 和 Reduce 数: 两个都不能设置太少，也不能设置太多。太少，会导致 task 等待，延长处理时间;太多，会导致 Map 和 Reduce 任务间竞争资源，造成处理超时等错误。
设置 Map 和 Reduce 共存: 调整 slowstart.completedmaps 参数，使 Map 运行到定程度后， Reduce 也开始运行，减少 Reduce 的等待时间。
规避使用 Reduce : 因为 Reduce 在用于连接数据集的时候将会产生大量的网络消耗。通过将 MapReduce 参数 setNumReduceTasks 设置为 0 来创建一个只有 Map 的作业
合理设置 Reduce 端的 buffer : 默认情况下，数据达到一个國值的时候， buffer 中的数据就会写人磁盘，然后 Reduce 会从磁盘中获得所有的数据。也就是说， buffer 和 Reduce 是没有直接关联的，中间多一个写磁盘→读磁盘的过程，既然有这个弊端，那么就可以通过参数来配置，使得 buffer 中的一部分数据可以直接输送到 Reduce ，从而减少 I / O 开销。这样一来，设置 buffer 需要内存，读取数据需要内存， Reduce 计算也要内存，所以要根据作业的运行情况进行调整。

上面提到的属性参数，都是位于 mapped-default.xml 文件中，这些属性参数的调优方式如表所示。

属性名称	类型	默认值	说明
mapreduce.job.reduce.slowstart.completedmaps	float	0.05	当 map task 在执行到5%时，就开始为 reduce申请资源，开始执行 reduce操作， reduce可以开始复制map结果数据和做 reduce shuffle操作
mapred.job.reduce.input.buffer.percent	float	0.0	在 reduce过程，内存中保存map输出的空间占整个堆空间的比例。如果 reducer 需要的内存较少，可以增加这个值来最小化访问磁盘的次数

4. Shuffle 阶段

Shuffle 阶段的调优就是给 Shuffle 过程尽量多地提供内存空间，以防止出现内存溢出现象，可以由参数 mapped.child.java.opts 来设置，任务节点上的内存大小应尽量大。

上面提到的属性参数，都是位于 mapred-site.xml 文件中，这些属性参数的调优方式如表所示。

属性名称	类型	默认值	说明
mapped.map.child.java.opts	int	-Xmx200m	当用户在不设置该值情况下，会以最大1GB jvm heap size 启动 map task，有可能导致内存溢出，所以最简单的做法就是设大参数，一般设置为-Xmx1024m
mapred.reduce.child.java.opts	int	-Xmx200m	当用户在不设置该值情况下，会以最大1 GB jvm heap size启动 Reduce task，也有可能导致内存溢出，所以最简单的做法就是设大参数，一般设置为-Xmx1024m

5. 其他调优属性

除此之外， Mapreduce还有一些基本的资源属性的配置，这些配置的相关参数都位于 mapred-default.xml 文件中，可以合理配置这些属性提高 Mapreduce性能，下表列举了部分调优属性。

属性名称	类型	默认值	说明
mapreduce.map.memory.mb	int	1024	一个 Map Task 可使用的资源上限。如果 Map Task 实际使用的资源量超过该值，则会被强制杀死
mapreduce.reduce.memory.mb	int	1024	一个 Reduce Task可使用的资源上限。如果 Reduce Task实际使用的资源量超过该值，则会被强制杀死
mapreduce.map.cpu.vcores	int	1	每个 Map Task可使用的最多 cpu core数目
mapreduce.reduce.cpu.vcores	int	1	每个 Reduce Task可使用的最多 cpu core数目
mapreduce.reduce.shuffle.parallelcopies	int	5	每个 reduce 去map中拿数据的并行数
mapreduce.map.maxattempts	int	4	每个 Map Task最大重试次数，一旦重试参数超过该值，则认为 Map Task运行失败
mapreduce.reduce.maxattempts	int	4	每个 Reduce Task最大重试次数，一旦重试参数超过 Int 该值，则认为 Reduce Task运行失败

YARN 调优

1. RM的内存资源配置，配置的是资源调度相关

ID	配置	说明
RM1	yarn.scheduler.minimum-allocation-mb	分配给AM单个容器可申请的最小内存
RM2	yarn.scheduler.maximum-allocation-mb	分配给AM单个容器可申请的最大内存

最小值可以计算一个节点最大Container数量；一旦设置，不可动态改变

2. NM的内存资源配置，配置的是硬件资源相关

ID	配置	说明
NM1	yarn.nodemanager.resource.memory-mb	节点最大可用内存
NM2	yarn.nodemanager.vmem-pmem-ratio	虚拟内存率，默认2.1

RM1、RM2的值均不能大于NM1的值 NM1可以计算节点最大最大Container数量，max(Container)=NM1/RM1 一旦设置，不可动态改变

3. AM内存配置相关参数，配置的是任务相关

ID	配置	说明
AM1	mapreduce.map.memory.mb	分配给map Container的内存大小
AM2	mapreduce.reduce.memory.mb	分配给reduce Container的内存大小

这两个值应该在RM1和RM2这两个值之间 AM2的值最好为AM1的两倍这两个值可以在启动时改变

ID	配置	说明
AM3	mapreduce.map.java.opts	运行map任务的jvm参数，如-Xmx，-Xms等选项
AM4	mapreduce.reduce.java.opts	运行reduce任务的jvm参数，如-Xmx，-Xms等选项

这两个值应该在AM1和AM2之间

4. 关于Container

Container是YARN中资源的抽象，它封装了某个节点上一定量的资源（CPU和内存两类资源）。
它跟Linux Container没有任何关系，仅仅是YARN提出的一个概念（从实现上看，可看做一个可序列化/反序列化的Java类）。
Container由ApplicationMaster向ResourceManager申请的，由ResouceManager中的资源调度器异步分配给ApplicationMaster；
Container的运行是由ApplicationMaster向资源所在的NodeManager发起的，Container运行时需提供内部执行的任务命令（可以使任何命令，比如java、Python、C++进程启动命令均可）以及该命令执行所需的环境变量和外部资源（比如词典文件、可执行文件、jar包等）。

另外，一个应用程序所需的Container分为两大类，如下：

运行ApplicationMaster的Container：这是由ResourceManager（向内部的资源调度器）申请和启动的，用户提交应用程序时，可指定唯一的ApplicationMaster所需的资源；
运行各类任务的Container：这是由ApplicationMaster向ResourceManager申请的，并由ApplicationMaster与NodeManager通信以启动之。

以上两类Container可能在任意节点上，它们的位置通常而言是随机的，即ApplicationMaster可能与它管理的任务运行在一个节点上。

Container是YARN中最重要的概念之一，懂得该概念对于理解YARN的资源模型至关重要。

注意：如下图，map/reduce task是运行在Container之中的，所以上面提到的mapreduce.map(reduce).memory.mb大小都大于mapreduce.map(reduce).java.opts值的大小。

5. 实践

如上图所示，先看最下面褐色部分，

AM参数 mapreduce.map.memory.mb=1536MB，表示AM要为map Container申请1536MB资源，但RM实际分配的内存却是2048MB，因为yarn.scheduler.mininum-allocation-mb=1024MB，这定义了RM最小要分配1024MB，1536MB超过了这个值，所以实际分配给AM的值为2048MB(这涉及到了规整化因子)。
AM参数 mapreduce.map.java.opts=-Xmx 1024m，表示运行map任务的jvm内存为1024MB，因为map任务要运行在Container里面，所以这个参数的值略微小于mapreduce.map.memory.mb=1536MB这个值。
NM参数 yarn.nodemanager.vmem-pmem-radio=2.1，这表示NodeManager可以分配给map/reduce Container 2.1倍的虚拟内存，按照上面的配置，实际分配给map Container容器的虚拟内存大小为2048*2.1=3225.6MB，若实际用到的内存超过这个值，NM就会kill掉这个map Container，任务执行过程就会出现异常。
AM参数 mapreduce.reduce.memory.mb=3072MB，表示分配给reduce Container的容器大小为3072MB，而map Container的大小分配的是1536MB，从这也看出，reduce Container容器的大小最好是map Container大小的两倍。
NM参数 yarn.nodemanager.resource.mem.mb=24576MB，这个值表示节点分配给NodeManager的可用内存，也就是节点用来执行yarn任务的内存大小。这个值要根据实际服务器内存大小来配置，比如我们hadoop集群机器内存是128GB，我们可以分配其中的80%给yarn，也就是102GB。上图中RM的两个参数分别1024MB和8192MB，分别表示分配给AM map/reduce Container的最大值和最小值。