浅析华为云基于HBase MTTR上的优化实践

摘要：主要介绍华为云在HBase 2.x内核所做的一些MTTR优化实践。

本文分享自华为云社区《华为云在HBase MTTR上的优化实践》，作者：搬砖小能手。

随着HBase在华为云的广泛应用，HBase的数据节点规模也越来越大。最新版本的MRS可支持的单集群HBase数据节点规模可达到1024节点，可支持的region数量可达到200w+。面对如此大规模的节点数量，集群的MTTR也面临着巨大的挑战。

首先介绍一下HBase故障恢复涉及的几个主要Procedure：

ServerCrashProcedure：处理单个RegionServer的恢复的Procedure任务，是所有其他相关任务的Root Procedure；
SplitWALProcedure：处理单个WAL文件数据恢复的Procedure任务；
TransitRegionStateProcedure：处理单个RegionServer上下线的Procedure任务。

RegionServer节点故障恢复流程(基于2.x内核）

当HMaster检测到RegionServer故障后，会创建一个ServerCrashProcedure任务处理RegionServer的故障恢复。

该Procedure任务主要处理的事务包括WAL Split和Region Assign：

其中WAL Split由Sub Procedure：SplitWALProcedure负责。每个WAL文件对应一个Procedure，所以一个ServerCrashProcedure可能存在多个SplitWALProcedure；
Region Assign则由Sub Procedure：TransitRegionStateProcedure负责。每个region对应一个Procedure，因此一个ServerCrashProcedure也会存在多个TransitRegionStateProcedure。

由此可以看出，一个RegionServer节点的恢复，中间会涉及到大量的Procedure任务，下面我们介绍一下华为云的HBase这对这部分所做的一些优化实践。

优化一，异步ServerCrashProcedure

前面提到ServerCrashProcedure会包含多个SplitWALProcedure和TransitRegionStateProcedure，这两种Procedure在ServerCrashProcedure里面是串行执行的，也就是说TransitRegionStateProcedure只有在所有SplitWALProcedure任务执行完成之后才会开始执行，在WAL Split流程结束之前，整个ServerCrashProcedure会一直占用Procedure的线程资源并等待。

在大集群的场景下，由于HMaster的Procedure线程池资源有限，这样会导致有大量的ServerCrashProcedure任务在队列中等待。

针对这种情况，我们讲ServerCrashProcedure任务改为异步执行，在执行WAL Split过程中，将ServerCrashProcedure重新放回队列并释放资源给其他待执行的任务。当WAL Split执行完成后，再重新唤醒该任务并继续提交执行TransitRegionStateProcedure。

优化前：MTTR = (Avg SCP * RS Count) / (hbase.master.procedure.threads)

优化后：MTTR = (Avg Split time) + (RS Count * Avg Assign time)/ (hbase.master.procedure.threads)

优化二，Split WAL to HAR

通过测试，我们发现在WAL Split阶段会产生大量的文件IO，主要是因为WAL Split阶段会生成大量的recovered.edits文件。因此，在大集群下，这部分的开销会导致HDFS的NameNode成为瓶颈。

对此，我们利用Hadoop提供的HAR file对生成的小文件进行优化，大大减少文件IO的开支，达到MTTR优化的目的。

我们以单个RegionServer 20个WAL+2000个region来举例：

通过HAR优化，单个RS的IO次数将由2000次读+2000次写减少为3次读+3次写。单个RS生成的文件数据也由40000个减少为20个。

最终在测试环境通过对100个RS，每个RS 20个WAL+2000个region的规模进行对比测试，HDFS的的IO负载下降了70%(RPC请求数从640万下降到150万左右)，MTTR的时间则从103分钟下降到26分钟。

优化三，Batch TRSP

由于TransitRegionStateProcedure只负责处理一个Region，大集群下的region往往都在几十万甚至更多，这样的话，HBase恢复过程中会产生大量的TransitRegionStateProcedure任务。为了减少大量Procedure所带来的任务开销，我们优化了TransitRegionStateProcedure，允许一个Procedure任务处理一个RegionServer上所有的region assign。这样不仅减少了Procedure任务的数量，还大大减少了HMaster跟RegionServer的RPC开销。

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