Hadoopのシステム設計・運用のポイント
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Cloudera World Tokyo 2012 で発表した、Hadoopのシステム設計と運用のポイントに関する資料です。
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Hadoopのシステム設計・運用のポイント
- 1. Hadoopのシステム構築・運用のポ イント Cloudera カスタマーオペレーションズエンジニア 嶋内 翔 2012年11月7日 1
- 2. アジェンダ • 構築と運用のポイント • ハードウェア編 • コンポーネント共通 • HDFS • MapReduce • トラブルシューティング • HDFS • MapReduce • CDHのアップグレード 2
- 3. 自己紹介 • 嶋内 翔(しまうち しょう) • 2011年4月にClouderaの最初の日本人社員として入 社 • カスタマーオペレーションズエンジニアとしてテクニ カルサポート業務を担当 • email: sho@cloudera.com • twiBer: @shiumachi
- 5. ハードウェア選定の基本的な考え • スレーブノード • コモディティサーバを使う • コモディティ＝コストパフォーマンスが高い • ローエンドサーバではない！ • マスタノード • 従来の高信頼性サーバを使う • ネットワーク • ラック内ネットワークは1GbitLANで十分 • ラック間ネットワークは10GbitLANが必要 • これも構築時に一番コストパフォーマンスが高いものを選 択する
- 6. ハードウェア選択:スレーブノード • スレーブノードでは以下のサービスが稼働する • データノード(HDFS) • タスクトラッカー(MapReduce) • リージョンサーバ(HBase) • ディスクを大量にRAIDなしで積む • エントリーモデル: 1TB * 8 • 標準: 2TB * 8 • 高集約型: 3TB * 12 • SSD も 15000rpm も不要。3.5inch 7200rpm SATAで十分 • CPU もコストパフォーマンスを重視しつつ可能な限り多めに積む • エントリーモデル: 4core * 2 • 標準: 6core * 2 • メモリも CPU と同様、コストを見つつなるべく多めに • エントリーモデル: 32GB (HBase を使う場合: 48GB) • 標準: 48GB (HBase を使う場合: 64GB) • ECC 必須！
- 7. ハードウェア選定: マスタノード • マスタノードでは以下のサービスが稼働する • NN, SNN(HDFS) HA構成の場合はSNN ではなくスタンバイネームノード • ジョブトラッカー(MapReduce) • HMaster(HBase) • Zookeeper(HBase, HA) • JournalNode(HA) • ディスクは必ずRAIDを組むこと • 1TB * 4, RAID1+0 • SSD も 15000rpm も不要。3.5inch 7200rpm SATAで十分 • CPUは、1サービス1コアを確保すれば、後はそれほど必要ない • 4core * 2 • メモリ • データ量が多くなるとネームノードの使用量は増えるのでそれを考慮しておく • 最低24GB。数百ノードクラスタの場合は48GBは必要 • ECC 必須！
- 8. クラスタ構成 • スレーブ: 最低4ノード • デフォルトのファイルレプリケーション数(3) + 1 • 性能を発揮するための最低値ではない。あくまで評価用 • マスター: 2台 • 1台にNN、HMaster、ZK、JournalNode • もう1台にSNN, JT, HMaster、ZK、JournalNode • Zookeeper、JournalNodeマシン:1台 • Zookeeper は必ず奇数台(3台or5台)配置する • マシンスペックはそれほど必要ない(必要メモリ1GB程度) • マスターと同居してもいいので最小構成の場合は専用 サーバは実質1台のみ必要
- 9. ハードウェア選定のアンチパターン • RAIDを組んでしまう • Hadoop は複数のタスクが異なるディスクに読み書きすることで性能を確保している • RAIDを組むとこのメリットが失われる • RAID0 は絶対禁止！ 特定ベンダのファームウェアバグによりデータロストが発生した事例あ り • マスタのディスクを非常に少ない容量にする • ネームノードは名前空間のイメージファイルや編集ログを保存するため、ある程度の容量は 必要(最低1TB) • 128GBディスクを使っていてディスクあふれを起こした事例あり • CPU 数を減らす • 1ノードでMapReduceのタスクを多く動かすにはCPUが必要 • 各デーモンは CPU を1コア使うものとして計算する • ECCメモリを使わない • 障害発生の事例あり • 構築時にHBaseを想定せずにハードウェア選定し、その後HBaseを追加する • HBase を追加すると、スレーブは +1コア、+16GBメモリ余計に必要になる • 特にメモリ不足が非常に問題
- 10. 運用のポイント • スレーブノードは簡単に壊れる • 数百ノードクラスタ: 1日1スレーブノードに障害発生、ディスクは もっと高頻度 • スレーブノードが壊れてもあわてない • Hadoopはデータを冗長化しているので1台壊れても問題ない • Yahoo.com は3ヶ月に1回の割合で壊れたサーバを一斉 に補修・入れ替え • 緩い運用をすることで運用コストの削減が可能 • ただしハードウェアの調達については十分な量を確保できるよ うにしておく • 逆に構築時にはサーバ台数や容量に余裕を持たせて おく
- 11. 構築と運用のポイント コンポーネント共通 11
- 12. CDH3からCDH4の変更点 • パラメータ名が大きく変更 • 例: fs.default.name は fs.defaultFS に変更 • 古いパラメータ名を使っていても deprecated という WARN ログが出る だけで実害なし • Cloudera Manager でアップグレードした場合は自動的に変更される • 変更パラメータ一覧 hBp://archive.cloudera.com/cdh4/cdh/4/hadoop/hadoop-‐project-‐ dist/hadoop-‐common/DeprecatedProperbes.html • コマンド名が大きく変更 • hadoop コマンドだけだったものが hdfs/mapred コマンドに分割 • hadoop コマンドを継続利用しても deprecated の WARN ログが出るだ けで実害なし • MapReduce1 • 中身はCDH3のJT/TTとほぼ同じ(hadoop-‐0.20ベース) 12
- 13. OS・コンポーネント共通チェックポイント • Oracle Java 6 を使うこと • Oracle Java 7 は未対応(来年対応予定) • OpenJDKやその他のJavaは未対応 • DNS や /etc/hosts をチェックし名前解決がきちんと できているかどうか確認 • SELinuxは切ってください • 64ビットOSを使ってください 13
- 14. 圧縮 • 圧縮は絶対に使ってください • メリット1: 容量を節約できる • Hadoop クラスタの場合サーバ何十台分に相当 • メリット2: MapReduceの速度が上がる • MapReduce ジョブはディスクボトルネック、つまりCPUリソース は余る傾向にある(圧縮・展開はCPU利用の処理) • 圧縮・展開にかかる時間 ＞ 非圧縮時のデータの読み書き時 間 • Snappy 圧縮を推奨 • LZO と同じ、圧縮・展開速度重視のアルゴリズム • LZO (GPL)と違いApacheライセンスのため、最初からHadoopに 組み込まれている 14
- 15. 構築と運用のポイント HDFS 15
- 16. HDFSの安定運用のためのガイドライン • DN のブロック数を少なくすること • DN のヒープサイズを十分に確保すること • DN: 1GBのヒープで100万ブロック • JVMオプションで-‐XX:+UseCompressedOops を有効にしていない場合は倍の ヒープが必要 • NN のヒープサイズを十分に確保すること • NN: 1GBのヒープで100万ファイル • SNN のヒープサイズはNNと同じにすること • CDH3u2 以前のクラスタでは2万ブロック/DNが限界 • HDFS-‐2379 (非同期ブロックレポート) • ブロックサイズは最低でも128MBに設定すること • データ量があまりに多い(PB以上)場合は256MBも検討 16
- 17. HDFSのサイジング • 必要なストレージは実データに比べてはるかに多い • レプリケーションファクターが3 • MapReduceの中間データなども書き込まれる • 実データに対し4-‐5倍の余裕はほしい • OS等の非HDFS用の容量も必要なことも忘れずに • ストレージ容量が1ノードあたり16TBとすると、実 データとしては3-‐4TB相当 • 例: 100ノードクラスタなら実データとしては400TB程 度(DFS容量としては1.2PB) 17
- 18. NNの最大ヒープサイズ • NNのヒープサイズは大体60GBぐらいが限界 • これ以上になるとGCが長くなり、サービスに影響が出る • ブロックサイズ128MBとすると約7.2PBのデータに相 当 • ノードあたり16TBのストレージを持っているとすると、 458ノードに相当 • 容量に余裕を持たせなければいけないことを考慮すれば 500-‐600ノードに相当 18
- 19. フェデレーション？ • 実際には十分な空き容量を要すること、この規模な らブロックサイズ256MBにすることから、単純計算で 1800-‐2000ノード程度は単一のNNで管理可能 • よって、1000ノード/10PBクラスより小さければフェデ レーションはほとんどのケースにおいて考慮する必 要はない 19
- 20. NNメタデータ • メタデータディレクトリ • dfs.name.dir CDH3 • dfs.namenode.name.dir CDH4 • 必ずカンマ区切りで3ヶ所のディレクトリを指定するこ と(うち1ヶ所はNFS) • QJMを使う場合、コストパフォーマンス的にNFSなしでも問 題ない(ローカル+リモートという冗長性は確保されている ため) 20
- 21. データノードのディレクトリ • dfs.data.dir CDH3 • dfs.datanode.data.dir CDH4 • ディスクのマウントポイントごとに別々のディレクトリ をカンマ区切りで指定すること • でないとJBODで構築した意味がない 21
- 22. 構築と運用のポイント MapReduce 22
- 23. チューニングの基本的な考え方 • 一般的なチューニングの鉄則「遅いものはなるべく 使わない」 • ディスク読み書き(特に書き込み)を極力減らす • ネットワーク転送を極力減らす • メモリに極力乗せるようにする • map を最小の「波(wave)」で終わらせる • 入力ファイルが100ブロックあるとき、mapタスクのスロット が合計50あれば2waveで完了する。このときさらに10ス ロット追加しても結局2waveかかるので効果は薄い 23
- 24. タスクスロット • タスクスロットとは、そのTTでmap/reduceタスクを実 行するための予約枠のこと • スロット数分だけタスクが同時実行される • map と reduce で別々に最大値を割り当てる必要が ある 24
- 25. 最適なタスクスロット数の計算方法 • 総スロット数 = CPUコア数 -‐ 稼働しているサービス数 (DN,TTだけなら2、RSが動いているなら3) • ハイパースレッディング(HT)を使用しているならコア数1.5 倍で計算 • mapタスク数:reduceタスク数 = 4:3 or 2:1 • 最適解でなく、あくまでスタートライン • 実際は本番環境で実データを流しながら微調整すること • 次ページのメモリ計算式を見ながらリソース枯渇し ないように計算すること • タスク数 > ディスク数になるとIO性能が落ちるので、 ディスク数が非常に少ない場合は注意 25
- 26. CDH3 スレーブノードのメモリ使用量内訳 CDH4-‐MR1 (Mapのタスク数 mapred.tasktracker.map.tasks.maximum + Reduceタスク数 mapred.tasktracker.reduce.tasks.maximum) ☓ タスクのヒープサイズ(mapred.child.java.optsの-‐Xmxオプション) TaskTracker のヒープサイズ DataNode のヒープサイズ RegionServer のヒープサイズ Hadoop以外のヒープサイズ(OS、他のサービス) 26
- 27. CDH4-‐MR2 スレーブノードのメモリ使用量内訳 (Mapのタスク数 mapreduce.tasktracker.map.tasks.maximum + Reduceタスク数 mapreduce.tasktracker.reduce.tasks.maximum) ☓ タスクのヒープサイズ(mapred.child.java.optsの-‐Xmxオプション) TaskTracker のヒープサイズ DataNode のヒープサイズ RegionServer のヒープサイズ Hadoop以外のヒープサイズ(OS、他のサービス) 27
- 28. タスクスロット計算例(1) • 4*2コア(HTあり)、メモリ 32GB ノード、HBase あり • 総スロット数 = 8*1.5 -‐ 3 = 9 • mapタスクスロット 6 • reduceタスクスロット 3 • mapred.child.java.opts -‐Xmx1g とすると、タスク用の ヒープは9GB必要 • TT/DNが1GBづつ、RSが16GB使うと考えるとスレーブ ノードに必要なメモリ領域は最低27GBとなる • よってメモリ32GBでとりあえず足りると言える • CPUの利用傾向を見てもっとスロット数が確保できそうな らメモリも48GBぐらいあると安心 28
- 29. タスクスロット計算例(2) • 6*2コア(HTあり)、メモリ48GB ノード、HBase あり • 総スロット数 = 12*1.5 -‐ 3 = 15 • mapタスクスロット 10 • reduceタスクスロット 5 • mapred.child.java.opts -‐Xmx1g とすると、タスク用の ヒープは15GB必要 • TT/DNが1GBづつ、RSが16GB使うと考えるとスレーブ ノードに必要なメモリ領域は最低33GBとなる • メモリ32GBだと足りないので48GBは必要 29
- 30. トラブルシューティング HDFS
- 31. CDH3 HDFS 障害時 • とりあえずこのコマンドを実行 • hadoop fsck / • hadoop dfsadmin -‐report • hadoop fs -‐lsr / (必要に応じて) • 動作確認 • hadoop fs -‐put <ファイル>[スペース]/tmp • hadoop fs -‐get /tmp/<ファイル> • セーフモード • セーフモードに入っていないかどうかチェック • hadoop dfsadmin -‐safemode get • ブロックスキャナレポート • 落ちてないけど遅い場合はこれを調べる • hBp://dn:50075/blockScannerReport • 個々のブロックの詳細情報が欲しい場合 hBp://dn:50075/blockScannerReport? listblocks • JMX メトリクス • hBp://dn:50075/jmx 31
- 32. CDH4 HDFS 障害時 • とりあえずこのコマンドを実行 • hdfs fsck / • hdfs dfsadmin -‐report • hdfs dfs -‐ls -‐R / (必要に応じて) • 動作確認 • hdfs dfs -‐put <ファイル>[スペース]/tmp • hdfs dfs -‐get /tmp/<ファイル> • セーフモード • セーフモードに入っていないかどうかチェック • hdfs dfsadmin -‐safemode get • ブロックスキャナレポート • ブロックのチェックサムの検証結果を表示できる • hBp://dn:50075/blockScannerReport • 個々のブロックの詳細情報が欲しい場合 hBp://dn:50075/blockScannerReport? listblocks • JMX メトリクス • hBp://dn:50075/jmx 32
- 33. メタデータ破損の疑いがある場合 • 分かる人が来るまで絶対にシャットダウンしない • NN は fsimage をメモリ上に保持していて、起動時以 外読み込まない • シャットダウンすると、メモリ上の正常なメタデータが失わ れる • hdfs dfsadmin -‐fetchImage <保存先ディレクトリ> でNNのメ モリ上のfsimageを保存可能 • ローカルのfsimage/editsが壊れていると判断した場合の 最後の手段の一つ(もう一つは後述) 33
- 34. HDFSリカバリーモード • HDFS障害復旧における最後の手段 • Linuxのfsckコマンドのように、editsが壊れていても部分 的に復旧可能 • これを使わざるを得ない時点で多少のデータロストは覚悟する こと • でもこれがなければバイナリエディタで直接いじるしか手はな い • CDH3u4、CDH4.0以降で使用可能 • 3u3以前のバージョンでも、3u4環境にメタデータを持ってきて 復旧させ、それを3u3環境に戻すということは一応可能(当然推 奨しません) • 詳細は以下のブログ記事参照(日本語) • hBp://www.cloudera.co.jp/blog/namenode-‐recovery-‐tools-‐for-‐ the-‐hadoop-‐distributed-‐file-‐system.html 34
- 35. 使い方 • hadoop namenode -‐recover CDH3 • hdfs namenode -‐recover CDH4 • editsのロードに失敗した場合、4つのコマンドを使用 可能 • conbnue 不正なログをスキップ • stop 以降のeditsのロードを停止しfsimageを保存する • quit fsimageを保存せずに終了する • always 以降、全ての不正ログをスキップする(conbnueす る) 35
- 36. CDH4 hdfsコマンド • マイナーだがいざというとき便利なコマンドを紹介 • hdfs oiv, hdfs oev • oiv は fsimage、oev はedits を人間が読める形式にダンプ するコマンド • hdfs oiv -‐i <fsimageファイル> -‐o <出力先> -‐p <出力形式> • -‐p の出力形式は色々あるので試してみてください • hdfs oev -‐p stat はNNアクセス統計が見れる • hdfs getconf • デーモンの一覧、設定値などを取得可能 36
- 37. Too Many Open Files • どういう意味? • Hadoop を実行しているユーザアカウントが、開いている ファイルディスクリプタ数の制限にひっかかっている • 何が原因? • nofile のデフォルト値は 1024 ファイルで低すぎ • どうすれば解決できる? • /etc/security/limits.conf を修正する • hdfs -‐ nofile 32768 • mapred -‐ nofile 32768 • hbase -‐ nofile 32768 • その後サービスを再起動 37
- 38. ノードの名前を変更したのに古い名前で見え続けている • DNS と /etc/hosts をちゃんと変更したかどうか確認 してください • サービスは全部再起動してください 38
- 40. Too many fetch-‐failures • どういう意味? • Reducer の fetch 操作が mapper 出力の取得に失敗して いる • Too many fetch failures は特定の TT( = ブラックリスト入り の TT) で発生する • 何が原因? • DNS の問題 • mapper 側に十分な reducer 用 hBp スレッドがない • JeByのバグ(CDH3u1以前)
- 41. Too many fetch-‐failures 解決策 • mapタスクの80% が終わってから reduce タスクをス タートさせる • 大きいジョブがたくさんの reducer を wait 状態にし続けな いようにする CDH3, MR1 • mapred.reduce.slowstart.completed.maps = 0.80 CDH4(MR2) • mapreduce.job.reduce.slowstart.completedmaps = 0.80 • map 出力を reducer に供給するために TT に使用さ れるスレッド数を大きくする • tasktracker.hBp.threads = 80 CDH3, MR1 • mapreduce.tasktracker.hBp.threads = 80 CDH4(MR2)
- 42. Too many fetch-‐failures 解決策(続き) • map 出力を取得するために reducer に使用される 並列コピーの数を指定する • SQRT(ノード数) して一の位を切り下げ(例: 500ノード→20, 1000ノード→30) • mapred.reduce.parallel.copies CDH3, MR1 • mapreduce.reduce.shuffle.parallelcopies CDH4(MR2) • CDH3u1以前は JeBy のバグで fetch failure を起こし やすいので使わない • CDH3u2 に上げましょう (MAPREDUCE-‐2980)
- 43. Reduce 側でOOME • mapred.tasktracker.reduce.tasks.maximum を減らす • タスクスロット数 * ulimit は RAM の 50% に保つ • こうすれば他のサービスのRAM分を確保しつつ、swapが 発生しない
- 44. JobTrackerでOOME • どういう意味? • JT のメモリ使用量の合計 > 割り当て RAM • 何が原因? • タスクが小さすぎ • job ヒストリが多すぎ 44
- 45. JobTrackerでOOME 解決策 • サマリーの出力によって確認可能 • sudo -‐u mapred jmap -‐J-‐d64 -‐histo:live <PID of JT> • JT のヒープ領域を増やす • JT と NN のノードを分ける • HDFS側でブロックサイズを増やす(128→256MB) • スプリットサイズの最小値を256MBに増やす • mapred.min.split.size CDH3, MR1 • mapreduce.input.fileinpuvormat.split.minsize CDH4(MR2) • mapred.jobtracker.completeuserjobs.maximum を 5 に 減らす • JT はメモリをより頻繁にクリンナップするようになり、必要な RAM が減る 45
- 46. Not Able to Place Enough Replicas • どういう意味? • NN が一部の DN を選択できない • 何が原因? • dfs のレプリケーション数 > 利用可能な DN の数 • ディスク領域不足による 利用可能 DN 数の不足 • MRジョブファイルのレプリケーションファクタのデフォルト値は 10 と高すぎ • mapred.submit.replicabon CDH3, MR1 • mapreduce.client.submit.file.replicabon CDH4(MR2) • NN がブロック設置ポリシーを満たすことができない • もしラック数が2より多い場合、ブロックは少なくとも2つのラック上に存在していな ければならない • DN がデコミッション中 • DN に高い負荷がかかっている • ブロックサイズが不必要に大きい • 十分な xciever スレッドがない • DN が扱えるスレッド数はデフォルト 256 でとても低い • パラメータのスペルミスに注意 46
- 47. Not Able to Place Enough Replicas 解決策 • DNからの並列ストリームを保持するためのスレッド数を 4096 として、DN を再起動する • dfs.datanode.max.xcievers CDH3, MR1 • dfs.datanode.max.transfer.threads CDH4(MR2) • オープンされるファイル数 = xceiver * DNの数 • ダウンしてるノードやラックを探す • ディスク領域を確認する • log ディレクトリが容量を食っているか、暴走したタスクが ディスクの空きを埋めてるかもしれない • リバランスしましょう 47
- 48. ENOENT: No such file or dir • どういう意味？ • ディスク領域がいっぱい、あるいはパーミッションエラー • 解決策 • dfs.datanode.du.reserved をチェック • 10% に設定されている場合、1TB のディスクなら 100GB がDN以 外のために予約(つまり使用可能な領域は約900GB) • ファイルパーミッションをチェック • 例えば userlog ディレクトリは mapred:mapred で 755 である必要 がある 48
- 49. その他のトラブルシューティング • JTが起動できない • core-‐site.xml のdefault.name プロパティを確認してくださ い 49
- 50. CDHのアップグレード
- 51. アップグレードのメリット • 性能が上がる • 機能が増える • 詳細は別セッション「CDH4.1オーバービュー」参照 • バグ・制限事項がなくなる • メジャーバージョンアップにより過去の問題が一気に解決 • アップグレードガイド(英語) • hBps://ccp.cloudera.com/display/CDH4DOC/Upgrading +from+CDH3+to+CDH4 51
- 52. HDFSアップグレードにまつわる誤解 • データロストの危険がある？ • ありません • でもメタデータのバックアップはきちんととるように！ • 途中でロールバックできない？ • できます • hadoop dfsadmin -‐finalizeUpgrade を実行するまでは hadoop dfsadmin -‐rollBack でロールバック可能 52
- 53. さらなる高みへ 53
- 54. オライリー「Hadoop」 • 通称「象本」 • Cloudera の Tom White 著 • 日本語版は2版まで刊行 • 英語版は3版(Hadoop2.0対 応、HAの話なども追加) • 運用の話も詳しく書かれて います(特に9、10章)
- 55. O’reilly「Hadoop Operabons」 • 通称はまだない • Cloudera の Eric Sammer著 • 日本語版未刊行 • 今日話をした内容は大体 載っています
- 56. Cloudera University 運⽤用・構築に関するトレーニングも⾏行行っています！ 英語 ：h"p://university.cloudera.com 日本語：h"p://www.jp.cloudera.com/university メニュー 説明 オンラインリソース ビデオ、トレーニングの仮想マシン などのリソースをダウンロード可能 トレーニング トレーニングコースの内容、⽇日程、 会場などの情報 認定資格 Hadoop/HBase認定資格の情報 56 ©2012 Cloudera, Inc. All Rights Reserved.
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