Ozone | 數(shù)據(jù)湖存儲,“統(tǒng)一”和“融合”哪個(gè)更好?
關(guān)于Alluxio的文章讓潭主把注意力轉(zhuǎn)移到了大數(shù)據(jù)上。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/202207/436489.htm
文中提及Cloudera作為Hadoop生態(tài)最后的種子選手,為什么沒有鼓搗出Alluxio這樣的東西?
沒想到在學(xué)習(xí)Cloudera的過程中無意間發(fā)現(xiàn)了Ozone,解答了潭主之前的疑問。
技術(shù)體系繁雜,存在著很多“平行宇宙”。今天,潭主跟大家分享最近學(xué)習(xí)的一個(gè)數(shù)據(jù)湖存儲技術(shù),Ozone。
Ozone是哪路神
Ozone是Apache軟件基金會下的一個(gè)項(xiàng)目,其定位是:一個(gè)用戶大數(shù)據(jù)分析和云原生應(yīng)用、具有高擴(kuò)展性、強(qiáng)一致性的分布式Key-Value對象存儲。
看過潭主文章的讀者自然對Alluxio有所了解,在使用功能上,Ozone跟Alluxio類似,也兼容支持S3和HDFS的API。
因?yàn)樯鲜鎏匦裕?/span>Ozone可以“透明”地支持現(xiàn)有Hadoop生態(tài)中如Spark和Hive等上層計(jì)算框架,無需修改應(yīng)用代碼。
套路是一樣的,把自己“模仿”成高手的樣子。當(dāng)然,簡單模仿肯定不行,還要有屬于自己的“創(chuàng)新”。
潭主的“窮人”思維
傳統(tǒng)保險(xiǎn)行業(yè)受限于業(yè)務(wù)模式,存在很多的數(shù)據(jù)“孤島”,每個(gè)島的容量也有限。
不過,這幾年非結(jié)構(gòu)化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)增長迅猛,之前引入的HCP對象存儲已經(jīng)是上十億的量級。
雖然之前也上線了一些大數(shù)據(jù)項(xiàng)目,但據(jù)潭主所知,Hadoop集群的規(guī)模其實(shí)并不大,以至于寫此文之前,潭主受限于自身經(jīng)驗(yàn)對Hadoop其實(shí)并無痛感。
即便是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè),十多年前可能也無法預(yù)料數(shù)據(jù)膨脹得如此之快,以至于Hadoop很快就變得力不從心。
互聯(lián)網(wǎng)的“富人”思維
這兩年,數(shù)據(jù)湖這個(gè)詞很火。
大家對于數(shù)據(jù)湖的理解也不盡相同,有人認(rèn)為Hadoop是數(shù)據(jù)湖,而有人認(rèn)為S3也是數(shù)據(jù)湖。
換個(gè)角度,從線上公有云的視角看,S3是主流存儲,而到了線下的私有云,Hadoop似乎更有優(yōu)勢一些,這種情況無形中對于混合云的一統(tǒng)江湖形成了存儲上的障礙。
因此,面向未來的數(shù)據(jù)湖技術(shù)應(yīng)該是向上兼容多種主流計(jì)算框架,平滑支撐多種應(yīng)用場景,向下對接不同的存儲引擎,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問接口的標(biāo)準(zhǔn)化。
從最近了解的技術(shù)發(fā)展趨勢看,這種承上啟下、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的存儲技術(shù)將成為下一代數(shù)據(jù)湖的顯著特征。
況且對于互聯(lián)網(wǎng),HDFS系統(tǒng)的確在集群擴(kuò)展性、支持應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)上的確存在一些局限性。
為了解決HDFS存在的問題,開源社區(qū)這些年也沒閑著,嘗試了不少解決方案。
HDFS的“聯(lián)邦”時(shí)代
最初Hadoop集群只允許有一個(gè)命名空間(Namespace),且只能被一個(gè)NameNode管理。
雖然可以通過添加底層DataNode節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)集群橫向擴(kuò)展,增加存儲空間,但由于所有的Block元數(shù)據(jù)都駐留在NameNode內(nèi)存中,在集群規(guī)模增大時(shí),NameNode很容易成為瓶頸,直接限制了HDFS的文件、目錄和數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。
Hadoop 社區(qū)為了解決 HDFS 橫向擴(kuò)展的問題,做了兩個(gè)聯(lián)邦方案(如上圖):
· NNF(NameNode Federation)
· RBF(Router Based Federation)
早期的NNF方案中,集群引入了多個(gè)NameNode,分別管理不同的Namespace和對應(yīng)的BlockPool,多個(gè)NameNode可以共享Hadoop集群中的DataNode。
雖然解決了Namespace的擴(kuò)展問題,但需要對HDFS的Client進(jìn)行“靜態(tài)”配置掛載,還要結(jié)合ViewFS才能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一入口。
而在RBF的聯(lián)邦方案中,嘗試把“掛載表”從Client中抽離出來形成了Router,雖然Hadoop集群是獨(dú)立的,但同時(shí)又增加了一個(gè)“State Store”組件,架構(gòu)變得更復(fù)雜。
局部改進(jìn)的“聯(lián)邦”方案對于面向未來的大數(shù)據(jù)存儲而言,治標(biāo)不治本。
青出于藍(lán)而勝于藍(lán)
有時(shí)候,最好的優(yōu)化就是另起爐灶。
畢竟Hadoop技術(shù)已經(jīng)很多年了,當(dāng)下的軟硬件環(huán)境已與當(dāng)初大不相同,系統(tǒng)重構(gòu)也在情理之中。
與其等別人來革HDFS的命,不如自我革命。目前看,Ozone的確給用戶提供了一個(gè)新選擇。
就好像CDH和HDP最終融合成了CDP一樣,HDFS和S3也可以融合成Ozone。
總之,Ozone站在Hadoop這個(gè)巨人的肩膀上,設(shè)計(jì)之初就是為了替換掉HDFS,青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。
潭主家的“存儲一哥”
早年間接觸過Ceph,也搞過HCP(Hitachi Content Platform)對象存儲,這些經(jīng)驗(yàn)對潭主理解Ozone大有裨益。
特意查了一下自家的HCP,發(fā)現(xiàn)影像文件已經(jīng)20多億個(gè)了,存儲容量也小2PB。不過查詢過程中明顯感覺到元數(shù)據(jù)響應(yīng)緩慢,估計(jì)快該擴(kuò)容了。
言歸正傳,再來說說Ozone的核心概念:
· Volume:通常表示用戶、業(yè)務(wù),與HCP中的租戶(Tenant)對應(yīng)
· Bucket:通常表示業(yè)務(wù)、應(yīng)用,與HCP中的命名空間(Namespace)對應(yīng)
· Key:對應(yīng)的就是實(shí)際的Object
Ozone的存儲路徑為/Volume/Bucket/Key,一個(gè)業(yè)務(wù)可以對應(yīng)一個(gè)或多個(gè)Volume,每個(gè)Volume可以包含多個(gè)Bucket,在訪問方式上Ozone實(shí)現(xiàn)了ofs和o3fs的適配和協(xié)議封裝。
值得注意的是,HCP里面有文件夾的概念,就是說對象文件有層次結(jié)構(gòu),但Ozone在設(shè)計(jì)上是扁平的,目錄是一個(gè)“偽目錄”概念,是文件名的一部分,統(tǒng)一作為Key而存在。
Ozone的體系架構(gòu)
介紹完了概念,再看看Ozone的體系架構(gòu)(如上圖):
· OM(Ozone Manager):通過RocksDB的K-V方式管理Namespace,Raft協(xié)議保持高可用,Shardig實(shí)現(xiàn)水平擴(kuò)展
· SCM(Storage Container Manager):用于Ozone集群管理,負(fù)責(zé)分配Block,跟蹤SC復(fù)制狀態(tài)
· DataNode:負(fù)責(zé)向SCM匯報(bào)SC狀態(tài)
· SC(Storage Container):Ozone的實(shí)際存儲單元
· Recon Server:用于監(jiān)控Ozone集群
Ozone做了架構(gòu)優(yōu)化,上層實(shí)現(xiàn)職能分離,OM負(fù)責(zé)管理Namespace,SCM負(fù)責(zé)管理Storage Containers。
下層實(shí)現(xiàn)了一個(gè)叫Hadoop Distributed Data Store(HDDS)的高可用、塊存儲層。
Ozone中的一個(gè)DataNode包括多個(gè)Storage Container,每個(gè)SC的容量(默認(rèn)5GB,可配置)遠(yuǎn)大于Hadoop中Block容量(默認(rèn)128MB),這種設(shè)計(jì)使得每個(gè)DN發(fā)送給SCM的Container-Report系統(tǒng)壓力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)Hadoop集群的Block-Report。
Storage Container作為Ozone的基礎(chǔ)存儲和復(fù)制單元,類似于一個(gè)“超級塊”,通過其內(nèi)置RocksDB(key記錄BlockID,Value記錄object的文件名、偏移量和長度),實(shí)現(xiàn)對小文件的塊管理。
Ozone,新一代的“融合”數(shù)據(jù)湖存儲
在網(wǎng)上看到之前某互聯(lián)網(wǎng)大廠專家的分享,現(xiàn)網(wǎng)同時(shí)在使用HDFS和Ceph。
HDFS主要用于大數(shù)據(jù)分析場景,但機(jī)器學(xué)習(xí)場景中受限于大量小文件而使用Ceph。
不過,在介紹Ozone的Roadmap時(shí)說未來會在存儲層引入Ozone。
開源世界,風(fēng)起云涌,前腳剛看過Alluxio,覺得眼前一亮,這會兒再看Ozone,更是金光閃閃。
Ozone既是Hadoop的優(yōu)化升級版,又能“分層”解決海量小文件的對象存儲,再加上對云原生CSI的支持,讓其成為了新一代“融合”存儲。
Ozone這股新勢力著實(shí)讓潭主不敢小覷,希望未來能有機(jī)會做些實(shí)踐。
存儲圈,數(shù)據(jù)不息,折騰不止!
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