七、Compaction实现

1、Compaction核心作用

1.1、合并小文件,减少文件数,稳定随机读写延迟

1.2、提高数据的本地化率

1.3、清除无效数据,减少数据存储量

2、Compaction分类

2.1、Minor Compaction:选取部分小的,相邻的HFile,将他们合并成一个更大的HFile

2.2、Major Compaction:将一个Store中所有的HFile合并成一个HFile,这个过程还会完全清理三类无意义的数据:

被删除的数据、TTL过期的数据、版本号超过设定版本的数据

2.3、Major Compaction持续事件会比较长,整个过程会消耗大量的系统资源,线上部分数据量较大的业务通常关闭自动触发Major Compaction功能。改为在业务低峰期手动触发(或设置为策略自动在低峰期触发)

2.3、Major Compaction可以把当前Region的本地化率提高到100%.这也是最常用的一种提高本地化率的方法

3、Compaction触发时机

3.1、MemStore Flush:每次执行完Flush后都会触发compact检查,Compaction是以Store为单位进行的,而在flush触发条件下,整个Region都会执行Compact检查,所以一个Region可能会有短时间内多次执行Compaction

3.2、后台线程周期性检查

3.2.1、RS会在后台启动一个线程,定期触发Store是否需要执行Compaction

3.2.2、检查周期:hbase.server.thread.wakefrequency * hbase.server.compactchecker.interval.multiplier

3.2.3、检查Store文件总数是否大于阈值hbase.hstore.compactionThreshold,大于就触发

3.2.4、文件总数没有达到阈值,检查当前Store中HFile的最早更新事件早于某个值mcTime;mcTime 默认属于∈[7-7*0.2,7+7*0.2]

7为hbase.hregion.majorcompaction

0.2为hbase.hregion.majorcompaction.jitter

可见默认7天左右就会执行一次Major Compaction.

3.2.5、如果向禁用Major Compaction 可以设置 hbase.hregion.majorcompaction 设为0

3.3、手动触发

手动触发原因通常有三:

1)担心Major Compaction影响业务性能,选择在低峰期间手动触发

2)在用在执行完alter之后希望立即生效

3)HBase管理员发现硬盘容量不够,触发删除大量过期数据

4、待合并HFile集合选择策略

理想情况选择带合并的HFile集合承载了大量IO请求但是文件本身很小,这样Compact过程本身不会消耗太多IO,而合并完成之后对读的性能会有显著提升

实际选择思想

4.4.1、减少参与Compaction的文件数,尽量不要合并那些大文件

4.4.2、不合并不需要合并的文件,某些应用场景下的老数据基本不会被查询。因此不合并也不会影响查询性能

4.4.3、小Region更有利于Compac,小Region只会生成少量文件。将这些文件合并不会引起显著的IO放大,小于2G认为是小Region

5、HFile合并流程

1)读取要合并的HFile文件的KeyValue,进行归并排序,之后写到.tmp目录下

2)将临时文件移动到对应Store的数据目录中

3)将Compaction的输入文件路径和输出文件的路径封装成kv写入HLog日志,并打上Compaction标记,并强制执行sync

4)将对应Store数据目录下的Compaction输入文件删除。

6、Compaction限制

Compaction操作可以提升读取性能,但是如果不对Compact执行阶段的读写吞吐进行限制,可能会引起短时间大量系统资源的消耗。使业务发生读写延迟抖动HBase社区提出了一些优化方案

6.1、Limit Compaction Speed:通过感知Compaction的压力情况下自动调节Compaction的吞吐量,在压力大的时候减低吞吐,压力小的时候增加吞吐。

6.2、Compaction BandWidth Limit:设置一次Compaction的最大带宽使用量,如果高于该值就会强制sleep一段时间

6.3、两种方案在HFile过多的情况下都会失效。所有写请求都会被阻塞直到Compaction完成。因为系统认为compact速度完全跟不上写入速度了,这样后续的读取成本会非常高。系统会进入一个恶性循环,compact跑不完,写入也很长时间很慢。

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