GooseFS 透明加速能力,助力加速 CosN 访问 COS 的性能

01 前言

原生的对象存储接口协议并不兼容HDFS文件语义,因此对象存储COS提供了COSN工具这一的标准的 Hadoop 文件系统实现,可以为 Hadoop、Spark 以及 Tez 等大数据计算框架集成 COS 提供支持。

用户可使用实现了 Hadoop 文件系统接口的 CosN 插件,读写存储在 COS 上的数据。但原生的对象存储服务的架构设计原因,在List和Rename性能表现并不理想,因此腾讯云对象存储服务推出了GooseFS这一分布式缓存方案,主要针对包括需要缓存加速的数据湖业务场景,提供基于对象存储COS服务的近计算端数据加速层。

透明加速能力是GooseFS的特色功能,用于加速 CosN 访问 COS 的性能。对于已经使用 CosN 工具访问 COS 的用户,GooseFS 提供了一种客户端路径映射方式,让用户可以在不修改当前 Hive table 定义的前提下,仍然能够使用 CosN scheme 访问 GooseFS,该特性方便用户在不修改已有表定义的前提下,对 GooseFS 的功能和性能进行对比测试。

对于云 HDFS 的用户(CHDFS),也可以通过修改配置,实现使用 OFS 客户端的Scheme 访问 GooseFS 的目的。

CosN Schema 和 GooseFS Schema 的之间的路径是如何进行映射的呢?下面以一个例子进行说明。

假设COS上有一个examplebucket-1250000000,用户将数仓中的数据存储在data/warehouse/的路径下,里边有/folder/test.txt,/folder/test2.txt等文件,那么按照CosN的访问路径格式,对应的路径为:

cosn://examplebucket-1250000000/data/warehouse/

则 CosN 到 GooseFS 的路径映射关系如下:

cosn://examplebucket-1250000000/data/warehouse -> /warehouse/
cosn://examplebucket-1250000000/data/warehouse/folder/test.txt ->/warehouse/folder/test.txt

GooseFS 到 CosN 的路径映射关系如下:

/warehouse ->cosn://examplebucket-1250000000/data/warehouse/
/warehouse/ -> cosn://examplebucket-1250000000/data/warehouse/
/warehouse/folder/test.txt -> cosn://examplebucket-1250000000/data/warehouse/folder/test.txt

注意:如果访问的 CosN 路径无法转换为 GooseFS 路径,对应的 Hadoop API 调用会抛出异常。

02 操作示例

下边进行透明加速的演示。该示例演示了 Hadoop 命令行以及 Hive 中,如何使用 gfs://、 cosn://、ofs:// 三种 Schema 访问 GooseFS。操作流程如下:

1. 准备数据和计算集群

  • 参考 创建存储桶 文档,创建一个测试用途的存储桶;
  • 参考 创建文件夹 文档,在存储桶根路径下创建一个名为 ml-100k 的文件夹;
  • 从 Grouplens 下载 ml-100k 数据集,并将文件 u.user 上传到 <存储桶根路径>/ml-100k
  • 参考 EMR 指引文档,购买一个 EMR 集群并配置 HIVE 组件。

2. 环境配置

i. 将 GooseFS 的客户端 jar 包(goosefs-1.0.0-client.jar)放入 share/hadoop/common/lib/ 目录下:

cp goosefs-1.0.0-client.jar  hadoop/share/hadoop/common/lib/

注意:配置变更和添加 jar 包,需同步到集群上所有节点。

ii. 修改 Hadoop 配置文件 etc/hadoop/core-site.xml,指定 GooseFS 的实现类:


   fs.AbstractFileSystem.gfs.impl
   com.qcloud.cos.goosefs.hadoop.GooseFileSystem


   fs.gfs.impl
   com.qcloud.cos.goosefs.hadoop.FileSystem

iii. 执行如下 Hadoop 命令,检查是否能够通过 gfs:// Scheme 访问 GooseFS,其中 为 Master 节点的 IP:

hadoop fs -ls gfs://:9200/

iv. 将 GooseFS 的客户端 jar 包放到 Hive 的 auxlib 目录下,使得 Hive 能加载到 GooseFS Client 包:

cp goosefs-1.0.0-client.jar  hive/auxlib/

v. 执行如下命令,创建 UFS Scheme 为 CosN 的Namespace,并列出 Namespace。您可将该命令中的 examplebucket-1250000000 替换为你的 COS 存储桶,SecretId 和 SecretKey 替换为您的密钥信息:

goosefs ns create ml-100k cosn://examplebucket-1250000000/ml-100k  --secret fs.cosn.userinfo.secretId=SecretId --secret fs.cosn.userinfo.secretKey=SecretKey--attribute fs.cosn.bucket.region=ap-guangzhou --attribute fs.cosn.credentials.provider=org.apache.hadoop.fs.auth.SimpleCredentialProvider
goosefs ns ls

vi. 执行命令,创建 UFS Scheme 为 OFS 的 Namespace,并列出 Namespace。您可将该命令中的 instance-id 替换为您的 CHDFS 实例,1250000000 替换为您的 APPID:

goosefs ns create ofs-test  ofs://instance-id.chdfs.ap-guangzhou.myqcloud.com/ofs-test --attribute fs.ofs.userinfo.appid=1250000000
goosefs ns ls

3. 创建 GooseFS Schema 表和查询数据

通过如下指令执行:

create database goosefs_test;
use goosefs_test;
CREATE TABLE u_user_gfs (
userid INT,
age INT,
gender CHAR(1),
occupation STRING,
zipcode STRING)
ROW FORMAT DELIMITED
FIELDS TERMINATED BY '|'
STORED AS TEXTFILE
LOCATION 'gfs://:/ml-100k';
select sum(age) from u_user_gfs;

4. 创建 CosN Schema 表和查询数据

通过如下指令执行:

CREATE TABLE u_user_cosn (
userid INT,
age INT,
gender CHAR(1),
occupation STRING,
zipcode STRING)
ROW FORMAT DELIMITED
FIELDS TERMINATED BY '|'
STORED AS TEXTFILE
LOCATION 'cosn://examplebucket-1250000000/ml-100k';
select sum(age) from u_user_cosn;

5. 修改 CosN 的实现为 GooseFS 的兼容实现

修改 hadoop/etc/hadoop/core-site.xml:

hadoop fs -ls  cosn://examplebucket-1250000000/ml-100k/
Found 1 items
-rw-rw-rw-   0 hadoop hadoop      22628 2021-07-02 15:27 
cosn://examplebucket-1250000000/ml-100k/u.user
hadoop fs -ls cosn://examplebucket-1250000000/unknow-path
ls: Failed to convert ufs path cosn://examplebucket-1250000000/unknow-path to GooseFs path, check if namespace mounted

执行 Hadoop 命令,如果路径无法转换为 GooseFS 中的路径,命令的输出中会包含报错信息:

hadoop fs -ls  cosn://examplebucket-1250000000/ml-100k/
Found 1 items
-rw-rw-rw-   0 hadoop hadoop      22628 2021-07-02 15:27 cosn://examplebucket-1250000000/ml-100k/u.user
hadoop fs -ls cosn://examplebucket-1250000000/unknow-path
ls: Failed to convert ufs path cosn://examplebucket-1250000000/unknow-path to GooseFs path, check if namespace mounted 

重新执行 Hive 查询语句:

select sum(age) from u_user_cosn;

6. 创建 OFS Schema 表和查询数据

通过如下命令执行:

CREATE TABLE u_user_ofs (
userid INT,
age INT,
gender CHAR(1),
occupation STRING,
zipcode STRING)
ROW FORMAT DELIMITED
FIELDS TERMINATED BY '|'
STORED AS TEXTFILE
LOCATION 'ofs://instance-id.chdfs.ap-guangzhou.myqcloud.com/ofs-test/';
select sum(age) from u_user_ofs;

7. 修改 OFS 的实现为 GooseFS 的兼容实现

修改 hadoop/etc/hadoop/core-site.xml:


   fs.AbstractFileSystem.ofs.impl
   com.qcloud.cos.goosefs.hadoop.CHDFSDelegateFS


   fs.ofs.impl
   com.qcloud.cos.goosefs.hadoop.CHDFSHadoopFileSystem

执行 Hadoop 命令,如果路径无法转换为 GooseFS 中的路径,则输出结果中会包含报错信息:

hadoop fs -ls  ofs://instance-id.chdfs.ap-guangzhou.myqcloud.com/ofs-test/
Found 1 items
-rw-r--r--   0 hadoop hadoop      22628 2021-07-15 15:56 ofs://instance-id.chdfs.ap-guangzhou.myqcloud.com/ofs-test/u.user
hadoop fs -ls  ofs://instance-id.chdfs.ap-guangzhou.myqcloud.com/unknown-path
ls: Failed to convert ufs path ofs://instance-id.chdfs.ap-guangzhou.myqcloud.com/unknown-path to GooseFs path, check if namespace mounted

重新执行 Hive 查询语句:

select sum(age) from u_user_ofs;

03 结语

GooseFS 旨在提供一站式的数据湖缓存加速及分布式缓存解决方案,解决需要缓存加速的数据业务场景,提供基于对象存储COS服务的近计算端数据加速层,助力加速CosN访问COS的性能。

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