Hadoop、Spark、HBase與Redis的適用性討論

最近在網(wǎng)上又看到有關(guān)于Hadoop適用性的討論。想想今年大數(shù)據(jù)技術(shù)開始由互聯(lián)網(wǎng)巨頭走向中小互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)行業(yè)，估計(jì)不少人都在考慮各種“紛繁復(fù)雜”的大數(shù)據(jù)技術(shù)的適用性的問題。這兒我就結(jié)合我這幾年在Hadoop等大數(shù)據(jù)方向的工作經(jīng)驗(yàn)，與大家討論一下Hadoop、Spark、HBase及Redis等幾個(gè)主流大數(shù)據(jù)技術(shù)的使用場(chǎng)景(首先聲明一點(diǎn)，本文中所指的Hadoop，是很“狹義”的Hadoop，即在HDFS上直接跑MapReduce的技術(shù)，下同)。

我這幾年實(shí)際研究和使用過大數(shù)據(jù)(包含NoSQL)技術(shù)包括Hadoop、Spark、HBase、Redis和MongoDB等，這些技術(shù)的共同特點(diǎn)是不適合用于支撐事務(wù)型應(yīng)用，特別是與“錢”相關(guān)的應(yīng)用，如“訂購(gòu)關(guān)系”、“超市交易”等，這些場(chǎng)合到目前為止還是Oracle等傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的天下。

1. Hadoop Vs. Spark

Hadoop/MapReduce和Spark最適合的都是做離線型的數(shù)據(jù)分析，但Hadoop特別適合是單次分析的數(shù)據(jù)量“很大”的情景，而Spark則適用于數(shù)據(jù)量不是很大的情景。這兒所說的“很大”，是相對(duì)于整個(gè)集群中的內(nèi)存容量而言的，因?yàn)镾park是需要將數(shù)據(jù)HOLD在內(nèi)存中的。一般的，1TB以下的數(shù)據(jù)量都不能算很大，而10TB以上的數(shù)據(jù)量都是算“很大”的。

比如說，20個(gè)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)集群(這樣的集群規(guī)模在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域算是很小的了)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)64GB內(nèi)存(不算很小，但也不能算大)，共計(jì)1.28TB。讓這樣規(guī)模的一個(gè)集群把500GB左右的數(shù)據(jù)HOLD在內(nèi)存中還是很輕松的。這時(shí)候，用Spark的執(zhí)行速度都會(huì)比Hadoop快，畢竟在MapReduce過程中，諸如spill等這些操作都是需要寫磁盤的。

這兒有2點(diǎn)需要提一下：

1)一般情況下，對(duì)于中小互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)級(jí)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用而言，單次分析的數(shù)量都不會(huì)“很大”，因此可以優(yōu)先考慮使用Spark，特別是當(dāng)Spark成熟了以后(Hadoop已經(jīng)出到2.5了，而Spark才剛出1.0呢)。比如說，中國(guó)移動(dòng)的一個(gè)省公司(在企業(yè)級(jí)，移動(dòng)公司的數(shù)據(jù)量還是算相當(dāng)大的)，他們單次分析的數(shù)量一般也就幾百GB，連1TB都很少超過，更不用說超過10TB了，所以完全可以考慮用Spark逐步替代Hadoop。

2)業(yè)務(wù)通常認(rèn)為Spark更適用于機(jī)器學(xué)習(xí)之類的“迭代式”應(yīng)用，但這僅僅是“更”。一般地，對(duì)于中等規(guī)模的數(shù)據(jù)量，即便是不屬于“更適合”范疇的應(yīng)用，Spark也能快2～5倍左右。我自己做過一個(gè)對(duì)比測(cè)試，80GB的壓縮數(shù)據(jù)(解壓后超過200GB)，10個(gè)節(jié)點(diǎn)的集群規(guī)模，跑類似“sum+group-by”的應(yīng)用，MapReduce花了5分鐘，而spark只需要2分鐘。

2. HBase

對(duì)于HBase，經(jīng)常聽到的一個(gè)說法是：HBase只適合于支撐離線分析型應(yīng)用，特別是做為MapReduce任務(wù)的后臺(tái)數(shù)據(jù)源。持這個(gè)觀點(diǎn)不少，甚至在國(guó)內(nèi)一個(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)碾娦旁O(shè)備提供商中，HBase也是被歸入數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品線的，并明確不建議將HBase用于在線應(yīng)用?？蓪?shí)際情況真是這樣嗎?讓我們先看看它的幾大案例：Facebook的消息類應(yīng)用，包括Messages、Chats、Emails和SMS系統(tǒng)，用的都是HBase;淘寶的WEB版阿里旺旺，后臺(tái)是HBase;小米的米聊用的也是HBase;移動(dòng)某省公司的手機(jī)詳單查詢系統(tǒng)，去年也由原先的Oracle改成了一個(gè)32節(jié)點(diǎn)的HBase集群——兄弟們，這些可都是知名大公司的關(guān)鍵應(yīng)用啊，夠能說明問題了吧。

實(shí)際上從HBase的技術(shù)特點(diǎn)上看，它特別適用于簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)寫入(如“消息類”應(yīng)用)和海量、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)的查詢(如“詳單類”應(yīng)用)。在上面提到的4個(gè)HBase的應(yīng)用中，F(xiàn)acebook消息、WEB版阿里旺旺、米聊等均屬于以數(shù)據(jù)寫入為主的消息類應(yīng)用，而移動(dòng)公司的手機(jī)詳單查詢系統(tǒng)則屬于以數(shù)據(jù)查詢?yōu)橹鞯脑攩晤悜?yīng)用。

HBase的另一個(gè)用途是作為MapReduce的后臺(tái)數(shù)據(jù)源，以支撐離線分析型應(yīng)用。這個(gè)固然可以，但其性能如何則是值得商榷的。比如說，superlxw1234同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比了“Hive over HBase”和“Hive over HDFS”后驚奇的發(fā)現(xiàn)，除了在使用rowkey過濾時(shí)，基于HBase的性能上略好于直接基于HDFS外，在使用全表掃描和根據(jù)value過濾時(shí)，直接基于HDFS方案的性能均比HBase好的多——這真是一個(gè)謬論啊!不過對(duì)于這個(gè)問題，我個(gè)人感覺從原理上看，當(dāng)使用rowkey過濾時(shí)，過濾程度越高，基于HBase方案的性能必然越好;而直接基于HDFS方案的性能則跟過濾程度沒有關(guān)系。

3. HBase Vs. Redis

HBase和Redis在功能上比較類似，比如它們都屬于NoSQL級(jí)別的數(shù)據(jù)庫(kù)，都支持?jǐn)?shù)據(jù)分片等，關(guān)鍵的不同點(diǎn)實(shí)際上只有一個(gè)：對(duì)HBase而言，一旦數(shù)據(jù)被成功寫入，從原理上看是不會(huì)丟的，因?yàn)樗蠾rita-ahead Log(功能上類似于Oracle REDO);而對(duì)于Redis而言，即便是配置了主從復(fù)制功能，在Failover時(shí)完全存在發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的可能(如果不配置主從復(fù)制，那么丟失的數(shù)據(jù)會(huì)更多)，因?yàn)樗谝粵]有類似REDO的重做日志，第二采用了異步復(fù)制的方式。

關(guān)鍵還在于性能。通常，Redis的讀寫性能在100,000 ops/s左右，時(shí)延一般為10～70微妙左右;而HBase的單機(jī)讀寫性能一般不會(huì)超過1,000ops/s，時(shí)延則在1～5毫秒之間。忽略其中的硬件因素，100倍的讀寫性能差異已經(jīng)足夠說明問題了。順便提一下的是，Redis在Tuning上還是比較講究的，比如說，當(dāng)使用numactl(或taskset)將Redis進(jìn)程綁定到同一個(gè)CPU的不同CORE上時(shí)，它的性能一般可以提升30%左右，在一些特別的場(chǎng)景下甚至可以有近一倍的提升。

從上述的功能和性能比較上，我們就很容易的總結(jié)出HBase和Redis各自的適用范疇：

1)當(dāng)用來支撐簡(jiǎn)單“消息類”應(yīng)用時(shí)，如果數(shù)據(jù)失敗是不能容忍的，那就用只能用HBase;如果需要一個(gè)高性能的環(huán)境，而且能夠容忍一定的數(shù)據(jù)丟失，那完全可以考慮使用Redis。

2)Redis很適合用來做緩存，但除此之外，它實(shí)際上還可以在一些“讀寫分離”的場(chǎng)景下作為“讀庫(kù)”來用，特別是用來存放Hadoop或Spark的分析結(jié)果。

有不少人認(rèn)為Redis只適合用作“緩存”，根據(jù)我的理解，這主要是基于以下2個(gè)原因：第一，Redis在設(shè)計(jì)上存在數(shù)據(jù)丟失的可能性;第二，當(dāng)無法將數(shù)據(jù)全部HOLD在內(nèi)存中時(shí)，其讀寫性能會(huì)急劇下降到每秒幾百ops，這一現(xiàn)象類似于Google開源的Leveldb，F(xiàn)acebook的RocksDB團(tuán)隊(duì)的通過Performance Benchmark也證實(shí)了這一現(xiàn)象的存在。但是，當(dāng)用作“讀庫(kù)”或用于支撐允許數(shù)據(jù)丟失的“消息類”應(yīng)用時(shí)，這兩個(gè)問題實(shí)際上都沒有關(guān)系。