HDFS中hsync方法介绍

HDFS中hsync方法介绍

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1. 背景介绍

HDFS在写数据务必要保证数据的一致性与持久性，从HDFS最初的版本到2.0版本HDFS提供了两种同步语义。 

1. 将client端写入的数据刷到每个DataNode的OS缓存中，如果每个副本所在的DataNode同时crash时（例如机房断电）就会导致数据丢失（sync和hflush方法）。

2. 将client端写入的数据刷到每个DataNode的磁盘中（hsync方法）； 

在Hadoop2.0和cdh4中DFSOutputStream提供了sync，hflush和hsync三个方法，sync和hflush均是语义1，而hsync是语义2，hsync比sync和hflush的同步性更强，下面详细介绍hsync。 

2. Hadoop2.0中hsync的语义

hsync的语义是：client端所有的数据都发送到副本的每个datanode上，并且datanode上的每个副本都完成了posix中fsync的调用，也就是说操作系统已经把数据刷到磁盘上（当然磁盘也可能缓冲数据）；需要注意的是当调用fsync时只有当前的block会刷到磁盘中，要想每个block都刷到磁盘，必须在创建流时传入Sync标示。 

通过分析上面的语义，可以确定hsyn涉及到两个角色client和DataNode，下面分别说明这两个角色。

3. DFSClient端逻辑

DFSClient端逻辑主要包括以下几步：

1. 判断是否需要sync，如果当前的数据都已经sync到磁盘了，则不需要再次sync；判断方法是首先调用flushBuffer(true)，如果byteCurBlock（当前block的最后一个字节在file中的偏移量）大于上次sync的偏移量，则说明需要sync，否则不需要；

2. 如果需要sync，则将当前package的sync标示设为true；

3. 调用waitAndQueueCurrentPacket()将当前Package放到发送队列中

4. waitForAckedSeqno()等待发送package的确认包

5. 如果当前block没有调用namenode.fsync()，则调用该方法，持久化block元数据

6. 调用streamer.setHflush();

client端的时序图如下所示

 

查看大图：大图

4.DataNode端处理逻辑

DataNode端的改动比较简单，当接收的package的有sync标示，则执行flushOrSync方法（通过调用FileChannel的force方法，force方法会保证将文件内容刷到磁盘中）将block文件及meta文件刷到磁盘。序列图如下：

 

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5. 性能分析及改进

由于调用hsync会比较耗时，将来可优化的方向：

1. 不是每个副本的DataNode都执行hsync，只有一个DataNode执行hsync；

2. 不同机架上的DataNode执行hsync；

3. hsync可同步进行，而不是等待hsync完成之后再返回给client端response（在这种情况下，client端的hsync方法的返回并不确保sync的完成，只有datanode端能保证）

6. 参考资料

[1]. http://hadoop-hbase.blogspot.com/2012/05/hbase-hdfs-and-durable-sync.html

[2]. Hadoop2.0代码

[3]. https://issues.apache.org/jira/browse/HDFS-744