Ubuntu 上 HDFS 的资源调度与管理实践
在 Hadoop 生态中，HDFS 负责分布式存储，YARN 负责集群资源管理与调度。实际生产环境中通常在 Ubuntu 20.04/22.04 上部署，通过 YARN 的调度器对 CPU、内存 等资源进行分配，并结合 HDFS 的存储策略保障性能与可靠性。
架构与职责
- HDFS：由 NameNode（管理元数据与块映射）与 DataNode（存储数据块）构成，默认副本因子为 3，面向高吞吐的批处理场景。
- YARN：由 ResourceManager（全局资源调度）与 NodeManager（单节点资源与容器管理）构成，承载 MapReduce/Spark 等计算框架的资源请求与隔离。
YARN 资源调度配置步骤（Ubuntu）
- 配置计算框架使用 YARN：在 $HADOOP_HOME/etc/hadoop/mapred-site.xml 设置
- mapreduce.framework.name 为 yarn。
- 配置 NodeManager 资源容量：在 yarn-site.xml 设置
- yarn.nodemanager.resource.memory-mb（如：8192 MB）
- yarn.nodemanager.resource.cpu-vcores（如：8）
- yarn.nodemanager.aux-services 为 mapreduce_shuffle
- yarn.nodemanager.aux-services.mapreduce.shuffle.class 为 org.apache.hadoop.mapred.ShuffleHandler
- 配置 ResourceManager 调度边界与队列：在 yarn-site.xml 设置
- yarn.scheduler.minimum-allocation-mb（如：1024 MB）
- yarn.scheduler.maximum-allocation-mb（如：8192 MB）
- 配置容量调度器队列（capacity-scheduler.xml）：定义多租户/多队列与容量
- yarn.scheduler.capacity.root.queues（如：default,queue1,queue2）
- yarn.scheduler.capacity.root.queue.default.capacity（如：50）
- yarn.scheduler.capacity.root.queue.queue1.capacity（如：30）
- yarn.scheduler.capacity.root.queue.queue2.capacity（如：20）
- 启动与验证
- 启动：start-dfs.sh、start-yarn.sh
- 验证进程：jps（应见 NameNode、DataNode、ResourceManager、NodeManager）
- 查看 YARN Web：http://:8088
- 查看节点资源：yarn node -list；查看应用：yarn application -list/-status/-kill 。
HDFS 存储与数据布局优化（配合资源调度）
- 块大小：默认 128MB，大文件/长任务可增大（如 256MB）以减少 NameNode 元数据与任务数；小文件密集场景可适当减小（如 64MB）。配置项：dfs.blocksize。
- 副本因子：默认 3，可靠性优先；测试/容量紧张环境可降为 1（权衡容错）。命令：hdfs dfs -setrep 3 /path。
- 小文件治理：合并为 HAR/SequenceFile，降低 NameNode 压力。命令：hadoop archive -archiveName my.har -p /user/input /user/output。
- 数据本地化：在作业侧设置等待本地数据的超时（如 mapreduce.job.locality.wait），减少跨节点网络开销。
- 压缩：中间与输出启用 Snappy/LZO 等压缩（如 mapreduce.map.output.compress、mapreduce.output.fileoutputformat.compress），降低 I/O 与网络。
- 存储介质：将 HDFS 数据目录配置在 SSD/NVMe 上可显著提升读写性能（视预算与节点规划）。
监控 运维与容量管理
- 集群健康与容量
- HDFS：hdfs dfsadmin -report（节点与存储使用）、hdfs fsck /path -files -blocks（块分布与健康）、hdfs dfs -du/-count（目录用量）。
- YARN：yarn node -list（节点资源）、yarn application -list/-status/-kill（应用生命周期）。
- 可视化与告警
- YARN Web：8088；HDFS NameNode Web：50070；SecondaryNameNode：50090（如启用）。
- 结合 Prometheus/Ganglia 与日志分析，持续观测 GC、网络、磁盘、队列排队 等指标并调参。
- 日常维护
- 启用回收站：fs.trash.interval=1440（分钟），误删可于 /user/.Trash/Current 恢复。
- 数据均衡：使用 start-balancer.sh 平衡块分布，避免热点与容量倾斜。
快速排障清单
- 资源不足或容器申请失败：核对 yarn.nodemanager.resource.memory-mb/cpu-vcores 与 yarn.scheduler.minimum/maximum-allocation-mb 的上下界是否合理，必要时调整队列容量或应用并发度。
- 应用长时间等待调度：检查 队列配额/容量 与 数据本地化 设置，适当增大 locality.wait 或优化数据布局。
- 小文件导致 NameNode 压力大：合并为 HAR/SequenceFile，并考虑增大 dfs.blocksize 减少文件数量。
- 磁盘或网络瓶颈：核对 DataNode 数据目录是否在 SSD、集群网络带宽是否充足，并结合监控定位热点节点。
