<转>YARN源码分析(四)-----Journalnode

前言

最近在排查公司Hadoop集群性能问题时,发现Hadoop集群整体处理速度非常缓慢,平时只需要跑几十分钟的任务时间一下子上张到了个把小时,起初怀疑是网络原因,后来证明的确是有一部分这块的原因,但是过了没几天,问题又重现了,这次就比较难定位问题了,后来分析hdfs请求日志和Ganglia的各项监控指标,发现namenode的挤压请求数持续比较大,说明namenode处理速度异常,然后进而分析出是因为写journalnode的editlog速度慢问题导致的,后来发现的确是journalnode的问题引起的,后来的原因是因为journalnode的editlog目录没创建,导致某台节点写edillog一直抛FileNotFoundException,所以在这里提醒大家一定要重视一些小角色,比如JournalNode.在问题排查期间,也对YARN的JournalNode相关部分的代码做了学习,下面是一下学习心得,可能有些地方分析有误,敬请谅解.


JournalNode

可能有些同学没有听说过JournalNode,只听过Hadoop的Datanode,Namenode,因为这个概念是在MR2也就是Yarn中新加的,journalNode的作用是存放EditLog的,在MR1中editlog是和fsimage存放在一起的然后SecondNamenode做定期合并,Yarn在这上面就不用SecondNamanode了.下面是目前的Yarn的架构图,重点关注一下JournalNode的角色.


上面在Active Namenode与StandBy Namenode之间的绿色区域就是JournalNode,当然数量不一定只有1个,作用相当于NFS共享文件系统.Active Namenode往里写editlog数据,StandBy再从里面读取数据进行同步.


QJM

下面从Yarn源码的角度分析一下JournalNode的机制,在配置中定义JournalNode节点的个数是可多个的,所以一定会存在一个类似管理者这样的角色存在,而这个管理者就是QJM,全程QuorumJournalManager.下面是QJM的变量定义:

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. /** 
  2.  * A JournalManager that writes to a set of remote JournalNodes, 
  3.  * requiring a quorum of nodes to ack each write. 
  4.  * JournalManager可以写很多记录数据给多个远程JournalNode节点 
  5.  */  
  6. @InterfaceAudience.Private  
  7. public class QuorumJournalManager implements JournalManager {  
  8.   static final Log LOG = LogFactory.getLog(QuorumJournalManager.class);  
  9.   
  10.   // Timeouts for which the QJM will wait for each of the following actions.  
  11.   private final int startSegmentTimeoutMs;  
  12.   private final int prepareRecoveryTimeoutMs;  
  13.   private final int acceptRecoveryTimeoutMs;  
  14.   private final int finalizeSegmentTimeoutMs;  
  15.   private final int selectInputStreamsTimeoutMs;  
  16.   private final int getJournalStateTimeoutMs;  
  17.   private final int newEpochTimeoutMs;  
  18.   private final int writeTxnsTimeoutMs;  
  19.   
  20.   // Since these don't occur during normal operation, we can  
  21.   // use rather lengthy timeouts, and don't need to make them  
  22.   // configurable.  
  23.   private static final int FORMAT_TIMEOUT_MS            = 60000;  
  24.   private static final int HASDATA_TIMEOUT_MS           = 60000;  
  25.   private static final int CAN_ROLL_BACK_TIMEOUT_MS     = 60000;  
  26.   private static final int FINALIZE_TIMEOUT_MS          = 60000;  
  27.   private static final int PRE_UPGRADE_TIMEOUT_MS       = 60000;  
  28.   private static final int ROLL_BACK_TIMEOUT_MS         = 60000;  
  29.   private static final int UPGRADE_TIMEOUT_MS           = 60000;  
  30.   private static final int GET_JOURNAL_CTIME_TIMEOUT_MS = 60000;  
  31.   private static final int DISCARD_SEGMENTS_TIMEOUT_MS  = 60000;  
  32.     
  33.   private final Configuration conf;  
  34.   private final URI uri;  
  35.   private final NamespaceInfo nsInfo;  
  36.   private boolean isActiveWriter;  
  37.     
  38.   //远程节点存在于AsyncLoggerSet集合中  
  39.   private final AsyncLoggerSet loggers;  
  40.   
  41.   private int outputBufferCapacity = 512 * 1024;  
  42.   private final URLConnectionFactory connectionFactory;  
上面定义了很多的操作超时时间,这个过程也是走RPC的方式的.所有JournalNode客户端的代理被包含在了AsyncLoggerSet对象中,在此对象中包含了AsyncLogger对象列表,每个logger对象管控一个独立的Journalnode,下面是QJM中从配置动态创建logger对象

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. static List createLoggers(Configuration conf,  
  2.       URI uri, NamespaceInfo nsInfo, AsyncLogger.Factory factory)  
  3.           throws IOException {  
  4.     List ret = Lists.newArrayList();  
  5.     List addrs = getLoggerAddresses(uri);  
  6.     String jid = parseJournalId(uri);  
  7.     for (InetSocketAddress addr : addrs) {  
  8.       ret.add(factory.createLogger(conf, nsInfo, jid, addr));  
  9.     }  
  10.     return ret;  
  11.   }  
然后设置到AsyncLoggerSet集合类中:

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. QuorumJournalManager(Configuration conf,  
  2.      URI uri, NamespaceInfo nsInfo,  
  3.      AsyncLogger.Factory loggerFactory) throws IOException {  
  4.    Preconditions.checkArgument(conf != null"must be configured");  
  5.   
  6.    this.conf = conf;  
  7.    this.uri = uri;  
  8.    this.nsInfo = nsInfo;  
  9.    this.loggers = new AsyncLoggerSet(createLoggers(loggerFactory));  
  10.    ...  
AsyncLoggerSet集合类的定义很简单,就是Logger对象的包装类.

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. /** 
  2.  * Wrapper around a set of Loggers, taking care of fanning out 
  3.  * calls to the underlying loggers and constructing corresponding 
  4.  * {@link QuorumCall} instances. 
  5.  */  
  6. class AsyncLoggerSet {  
  7.   static final Log LOG = LogFactory.getLog(AsyncLoggerSet.class);  
  8.   
  9.   private final List loggers;  
  10.     
  11.   private static final long INVALID_EPOCH = -1;  
  12.   private long myEpoch = INVALID_EPOCH;  
  13.     
  14.   public AsyncLoggerSet(List loggers) {  
  15.     this.loggers = ImmutableList.copyOf(loggers);  
  16.   }  
重新回到Logger对象类中,AsyncLogger对象是一个抽象类,实际起作用的是下面这个管道类

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. /** 
  2.  * Channel to a remote JournalNode using Hadoop IPC. 
  3.  * All of the calls are run on a separate thread, and return 
  4.  * {@link ListenableFuture} instances to wait for their result. 
  5.  * This allows calls to be bound together using the {@link QuorumCall} 
  6.  * class. 
  7.  */  
  8. @InterfaceAudience.Private  
  9. public class IPCLoggerChannel implements AsyncLogger {  
  10.   
  11.   private final Configuration conf;  
  12.   //JournalNode通信地址  
  13.   protected final InetSocketAddress addr;  
  14.   private QJournalProtocol proxy;  
  15.   
  16.   /** 
  17.    * Executes tasks submitted to it serially, on a single thread, in FIFO order 
  18.    * (generally used for write tasks that should not be reordered). 
  19.    * 单线程串行操作线程池 
  20.    */  
  21.   private final ListeningExecutorService singleThreadExecutor;  
  22.   /** 
  23.    * Executes tasks submitted to it in parallel with each other and with those 
  24.    * submitted to singleThreadExecutor (generally used for read tasks that can 
  25.    * be safely reordered and interleaved with writes). 
  26.    * 并行操作线程池 
  27.    */  
  28.   private final ListeningExecutorService parallelExecutor;  
  29.   private long ipcSerial = 0;  
  30.   private long epoch = -1;  
  31.   private long committedTxId = HdfsConstants.INVALID_TXID;  
  32.     
  33.   private final String journalId;  
  34.   private final NamespaceInfo nsInfo;  
  35.   
  36.   private URL httpServerURL;  
  37.   //journalnode线程metric统计操作  
  38.   private final IPCLoggerChannelMetrics metrics;  
正如这个类的名称一样,作用就是服务端与客户端执行类的连接类,注意,这个类并不是直接执行类.在这个管道类中,定义了许多有用的监控信息变量,ganglia上的journal监控指标就是取自于这里

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. ...  
  2. /** 
  3.    * The number of bytes of edits data still in the queue. 
  4.    * 积压的editlog记录数 
  5.    */  
  6.   private int queuedEditsSizeBytes = 0;  
  7.     
  8.   /** 
  9.    * The highest txid that has been successfully logged on the remote JN. 
  10.    * 最高位的事物Id数量 
  11.    */  
  12.   private long highestAckedTxId = 0;  
  13.   
  14.   /** 
  15.    * Nanotime of the last time we successfully journaled some edits 
  16.    * to the remote node. 
  17.    */  
  18.   private long lastAckNanos = 0;  
  19.   
  20.   /** 
  21.    * Nanotime of the last time that committedTxId was update. Used 
  22.    * to calculate the lag in terms of time, rather than just a number 
  23.    * of txns. 
  24.    */  
  25.   private long lastCommitNanos = 0;  
  26.     
  27.   /** 
  28.    * The maximum number of bytes that can be pending in the queue. 
  29.    * This keeps the writer from hitting OOME if one of the loggers 
  30.    * starts responding really slowly. Eventually, the queue 
  31.    * overflows and it starts to treat the logger as having errored. 
  32.    */  
  33.   private final int queueSizeLimitBytes;  
  34.   
  35.   /** 
  36.    * If this logger misses some edits, or restarts in the middle of 
  37.    * a segment, the writer won't be able to write any more edits until 
  38.    * the beginning of the next segment. Upon detecting this situation, 
  39.    * the writer sets this flag to true to avoid sending useless RPCs. 
  40.    * 非同步状态指标,判断JournalNode是否掉线 
  41.    */  
  42.   private boolean outOfSync = false;  
  43. ...  
因为管道类方法与真正客户端方法继承了相同的协议,方法定义是相同的,下面列举几个常见方法:

开始执行记录写操作

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. @Override  
  2.   public ListenableFuture startLogSegment(final long txid,  
  3.       final int layoutVersion) {  
  4.     return singleThreadExecutor.submit(new Callable() {  
  5.       @Override  
  6.       public Void call() throws IOException {  
  7.         getProxy().startLogSegment(createReqInfo(), txid, layoutVersion);  
  8.         synchronized (IPCLoggerChannel.this) {  
  9.           if (outOfSync) {  
  10.             outOfSync = false;  
  11.             QuorumJournalManager.LOG.info(  
  12.                 "Restarting previously-stopped writes to " +  
  13.                 IPCLoggerChannel.this + " in segment starting at txid " +  
  14.                 txid);  
  15.           }  
  16.         }  
  17.         return null;  
  18.       }  
  19.     });  
  20.   }  
写完之后,执行记录确认finalize操作

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. @Override  
  2.   public ListenableFuture finalizeLogSegment(  
  3.       final long startTxId, final long endTxId) {  
  4.     return singleThreadExecutor.submit(new Callable() {  
  5.       @Override  
  6.       public Void call() throws IOException {  
  7.         throwIfOutOfSync();  
  8.           
  9.         getProxy().finalizeLogSegment(createReqInfo(), startTxId, endTxId);  
  10.         return null;  
  11.       }  
  12.     });  
  13.   }  
singleThreadExecutor单线程线程池一般执行的是写操作相关,而并行线程池则进行的是读操作,而且所有的这些操作采用的异步执行的方式,保证了高效性.服务端执行操作函数后,立刻得到一个call列表,并等待回复值

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. @Override  
  2.   public void finalizeLogSegment(long firstTxId, long lastTxId)  
  3.       throws IOException {  
  4.     QuorumCall q = loggers.finalizeLogSegment(  
  5.         firstTxId, lastTxId);  
  6.     loggers.waitForWriteQuorum(q, finalizeSegmentTimeoutMs,  
  7.         String.format("finalizeLogSegment(%s-%s)", firstTxId, lastTxId));  
  8.   }  


JournalNode和Journal

与服务端对应的客户端,对每个JournalNode进行操作执行的类是JournalNode

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. /** 
  2.  * The JournalNode is a daemon which allows namenodes using 
  3.  * the QuorumJournalManager to log and retrieve edits stored 
  4.  * remotely. It is a thin wrapper around a local edit log 
  5.  * directory with the addition of facilities to participate 
  6.  * in the quorum protocol. 
  7.  */  
  8. @InterfaceAudience.Private  
  9. public class JournalNode implements Tool, Configurable, JournalNodeMXBean {  
  10.   public static final Log LOG = LogFactory.getLog(JournalNode.class);  
  11.   private Configuration conf;  
  12.   private JournalNodeRpcServer rpcServer;  
  13.   private JournalNodeHttpServer httpServer;  
  14.   private final Map journalsById = Maps.newHashMap();  
  15.   private ObjectName journalNodeInfoBeanName;  
  16.   private String httpServerURI;  
  17.   private File localDir;  
  18.   
  19.   static {  
  20.     HdfsConfiguration.init();  
  21.   }  
  22.     
  23.   /** 
  24.    * When stopped, the daemon will exit with this code.  
  25.    */  
  26.   private int resultCode = 0;  
里面定义了与服务端对应的log记录操作方法

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. ...  
  2. public void discardSegments(String journalId, long startTxId)  
  3.       throws IOException {  
  4.     getOrCreateJournal(journalId).discardSegments(startTxId);  
  5.   }  
  6.   
  7.   public void doPreUpgrade(String journalId) throws IOException {  
  8.     getOrCreateJournal(journalId).doPreUpgrade();  
  9.   }  
  10.   
  11.   public void doUpgrade(String journalId, StorageInfo sInfo) throws IOException {  
  12.     getOrCreateJournal(journalId).doUpgrade(sInfo);  
  13.   }  
  14.   
  15.   public void doFinalize(String journalId) throws IOException {  
  16.     getOrCreateJournal(journalId).doFinalize();  
  17.   }  
  18. ...  
而这些方法间接调用的方法又是Journal这个方法,并不约而同的传入了方法journald,journalId难道指的是所在JournalNode节点的标识?起初我也是这么想的,后来证明是错的.

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. File[] journalDirs = localDir.listFiles(new FileFilter() {  
  2.       @Override  
  3.       public boolean accept(File file) {  
  4.         return file.isDirectory();  
  5.       }  
  6.     });  
  7.     for (File journalDir : journalDirs) {  
  8.       String jid = journalDir.getName();  
  9.       if (!status.containsKey(jid)) {  
  10.         Map jMap = new HashMap();  
  11.         jMap.put("Formatted""true");  
  12.         status.put(jid, jMap);  
  13.       }  
  14.     }  
答案其实是目标写目录,从hadoop-yarn-project的测试代码中也能知道

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. /** 
  2.    * Set up the given Configuration object to point to the set of JournalNodes  
  3.    * in this cluster. 
  4.    */  
  5.   public URI getQuorumJournalURI(String jid) {  
  6.     List addrs = Lists.newArrayList();  
  7.     for (JNInfo info : nodes) {  
  8.       addrs.add("127.0.0.1:" + info.ipcAddr.getPort());  
  9.     }  
  10.     String addrsVal = Joiner.on(";").join(addrs);  
  11.     LOG.debug("Setting logger addresses to: " + addrsVal);  
  12.     try {  
  13.       return new URI("qjournal://" + addrsVal + "/" + jid);  
  14.     } catch (URISyntaxException e) {  
  15.       throw new AssertionError(e);  
  16.     }  
  17.   }  
JournalUri的格式是下面这种,qjournal://host/jid

[java]  view plain   copy
  print ?
  1.    
  2. dfs.namenode.shared.edits.dir   
  3. qjournal://had1:8485;had2:8485;had3:8485/mycluster  
  4.   
JournalNode中保存了Journal的map图映射对象可以使得不同的节点可以写不同的editlog目录.Journal对象才是最终的操作执行者,并且拥有直接操作editlog输出文件的EditLogOutputStream类.下面是其中一个方法

[java]  view plain   copy
  print ?
  1. /** 
  2.    * Start a new segment at the given txid. The previous segment 
  3.    * must have already been finalized. 
  4.    */  
  5.   public synchronized void startLogSegment(RequestInfo reqInfo, long txid,  
  6.       int layoutVersion) throws IOException {  
  7.     assert fjm != null;  
  8.     checkFormatted();  
  9.     checkRequest(reqInfo);  
  10.       
  11.     if (curSegment != null) {  
  12.       LOG.warn("Client is requesting a new log segment " + txid +   
  13.           " though we are already writing " + curSegment + ". " +  
  14.           "Aborting the current segment in order to begin the new one.");  
  15.       // The writer may have lost a connection to us and is now  
  16.       // re-connecting after the connection came back.  
  17.       // We should abort our own old segment.  
  18.       abortCurSegment();  
  19.     }  
  20.   
  21.     // Paranoid sanity check: we should never overwrite a finalized log file.  
  22.     // Additionally, if it's in-progress, it should have at most 1 transaction.  
  23.     // This can happen if the writer crashes exactly at the start of a segment.  
  24.     EditLogFile existing = fjm.getLogFile(txid);  
  25.     if (existing != null) {  
  26.       if (!existing.isInProgress()) {  
  27.         throw new IllegalStateException("Already have a finalized segment " +  
  28.             existing + " beginning at " + txid);  
  29.       }  
  30. ...  
具体代码的写逻辑,读者可自行查阅,本文只从整体上梳理一下整个JournalNode的写流程,下面是准备的一张简单架构图,帮助大家理解.


全部代码的分析请点击链接https://github.com/linyiqun/hadoop-yarn,后续将会继续更新YARN其他方面的代码分析。

参考源代码

Apach-hadoop-2.7.1(hadoop-hdfs-project)

你可能感兴趣的:(Hadoop相关)