Hadoop上小文件如何存储?
Block是文件块,HDFS中是以Block为单位进行文件的管理的,一个文件可能有多个块,每个块默认是3个副本,这些块分别存储在不同机器上。块与文件之前的映射关系会定时上报Namenode。HDFS中一个块的默认大小是64M,其大小由参数dfs.block.size控制。这里面先引申几个问题出来:
问题1:块大小要怎么设置为一个合理值,过大设置和过小设置有什么影响?
问题2:如果一个文件小于所设置的块大小,实际占用空间会怎样?
问题3:一个Namenode最多能管理多少个块,什么时候会达到瓶颈?
针对这些问题,后面会展开介绍,这里还是先关注下架构方面。针对块方面,有几个单位概念需要弄清楚: Block、Packet和Chunk。Block上面有描述,Packet和Chunk如下:
1 Packet: 其比块要小很多,可以理解为Linux操作系统最小盘块概念,一般为64KB,由参数dfs.write.packet.size控制,是client向Datanode写入数据的粒度,即client向Datanode写数据时不是一次以Block为单位写的,而是被分成若干Packet,放入pipeline顺序追加写入到Block中,示意图如下:
2 Chunk: 比Packet更小,是针对Packet数据校验粒度来设计的,一般是512B,由参数io.bytes.per.checksum控制,同时还带有一个4B的校验值,所以可以认为一个Chunk是516B
上面说到Chunk是针对数据校验的,那一个Packet有多少个chunk校验呢,如果Packet默认是64KB, 那计算公式为:chunk个数=64KB/516B=128。也就是对于一个Packet来说,数据值与校验值比例大概为128:1, 对于一个块来说,假设是64M,会对应512KB的校验文件。
Packet的示意图中还一个Header信息,实际存储的是Packet的元数据信息,包括Packet在block中的offset, 数据长度,校验编码等。
HDFS块设计原则
有人可能会问,集群存储有大文件也有小文件,那块大小该如何设计呢,这里应该要考虑2个准则:
1.减少内存占用:对于Namenode来说,单机内存毕竟有限,文件块越多,元数据信息越大,占用内存越多,如果文件数量级很大的话,单机将无法管理;
2.减少硬盘寻道时间: 数据块在硬盘为连续存储,对于普通SATA盘,随机寻址较慢, 如果块设置过小,一个文件的块总数会越多,意味着硬盘寻址时间会加长,自然吞吐量无法满足要求;如果块设置过大,一方面对于普通盘来说IO性能也比较差,加载时会很慢,另一方面,块过大,对于多副本来说,在副本出问题时,系统恢复时间越长。
所以设置合理的块大小也很重要,一般来说根据集群的需求来设定,比如对于使用到HBase的场景,一般数据量会比较大,块不宜设置太小,参考值一般为128MB或256MB,这样能尽量避免频繁块刷写和块元数据信息的膨胀;对于存储小文件的场景,如图片,块可设置成默认64MB大小,一个块中存储多个图片文件,后面会详细介绍。