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Hadoop——MapReduce组件(二)框架原理

   日期:2025-01-03     作者:caijiyuan    caijiyuan   评论:0    移动:http://fabua.ksxb.net/mobile/news/4930.html
核心提示:MapTask的并行度决定Map阶段的任务处理并发度,进而影响到整个Job的处理速度。MapTask并行度决定机制 数据块: Bloc
  1. MapTask的并行度决定Map阶段的任务处理并发度,进而影响到整个Job的处理速度。
  2. MapTask并行度决定机制
    数据块 Block是HDFS物理上把数据分成一块一块。
    **数据切片:**数据切片只是在逻辑上对输入进行分片,并不会在磁盘上将其切分成片进行存储。

1)一个Job的Map阶段并行度由客户端在提交Job时的切片数央定
2)每一个Split切片分配一个MapTask并行实例处理
3)默认情兄下,切片大小=BlockSize
4)切片时不考虑数据集整体,而是逐个针对每一个文件单独切片

  1. Job提交流程源码详解
 
 

选择并发数的影响因素
1、运算节点的硬件配置
2、运算任务的类型:CPU密集型还是IO密集型
3、运算任务的数据量

思考:在运行MapReduce程序时,输入的文件格式包括:基于行的日志文件、二进制格式文件、数据库表等。那么,针对不同的数据类型,MapReduce是如何读取这些数据的呢

Map方法之后,Reduce方法之前的数据处理过程称之为Shuffle。核心机制:数据分区,排序,缓存

  • 注意
    Shuffle中的缓冲区大小会影响到MapReduce程序的执行效率,原则上说,缓冲区越大,磁盘io的次数越少,执行速度就越快。
    缓冲区的大小可以通过参数调整,参数默认100M。

将统计结果按照条件输出到不同文件中(分区。比如:将统计结果按照手机归属地不同省份输出到不同文件中(分区
Mapreduce中会将map输出的kv对,按照相同key分组,然后分发给不同的reducetask
默认的分发规则为:根据key的hashcode%reducetask数来分发
所以:如果要按照我们自己的需求进行分组,则需要改写数据分发(分组)组件Partitioner

自定义Partitioner步骤

(1)自定义类 ** 继承Partitioner,重写getPartition()** 方法

 

(2)在Job驱动中,设置自定义Partitioner

 

(3)自定义Partition后,要根据自定义Partitioner的逻辑设置相应数量的Reduce Task

 

分区总结

(1)如果,则会多产生几个空的输出文件partr-000xx
(2)如果,则有一部分分区数据无处安放,会Exception
(3)如果,则不管MpTak端输出多少个分区文件,最终结果都交给这一个ReduceTask,最终也就只会产生一个结果文件part-r-00000
(4)分区号必须从零开始,逐一累加。

排序是MapRecduce框架中最重要的操作之一。
MapTask和ReduceTak均会对数据按照key进行排序。该操作属于Hadoop的默认行为。任何应用程序中的数据均会被排序,而不管逻辑上是否需要。
默认排序是按照字典顺序排序,且实现该排序的方法是快速排序

  • 对于MapTask,它会将处理的结果暂时放到环形缓冲区中,当环形缓冲区使用率达到一定阈值后,再对缓冲区中的数据进行一次快速排序,并将这些有序数据溢写到磁盘上,而当数据处理完毕后,它会对磁盘上所有文件进行归并排序

  • 对于RecduceTak,它从每个MapTask上远程拷贝相应的数据文件,如果文件大小超过一定阈值,则溢写磁盘上,否则存储在内存中。如果磁盘上文件数目达到一定阈值,则进行一次归并排序以生成一个更大文件;如果内存中文件大小或者数目超过一定阈值,则进行一次合并后将数据溢写到磁盘上。当所有数据拷贝完毕后,ReduceTask统一对内存和磁盘上的所有数据进行一次归并排序

1. 排序分类
(1)部分排序
MapReduce根据前入记录的键对数据集排序。保证输出的每个文件内部有序
(2)全排序
最终输出结果只有一个文件,且文件内部有序。实现方式是只设置一个ReduceTask。但该方法在处理大型文件时效率极低,因为一台机器处理所有文件,完全丧失了MapReduce所提供的并行架构。
(3)辅助排序GroupingComparator分组
在Reduce端对key进行分组。应用于:在接收key为bean对象时,想让一个或几个字段相同(全部字段比较不相同)的key进入到同一个reduce方法时,可以采用分组排序。
(4)二次排序
自定义排序过程中,如果compareTo中的判断条件为两个即为二次排序。

自定义排序WritableComparable原理
bean对象做为key传输,需要实现WritableComparable接口重写compareTo方法,就可以实现排序。

(1)Combiner是MR程序中Mapper和Reducer之外的一种组件。
(2)Combiner组件的父类就是Reducer。
(3)Combiner和Reducer的区别在于运行的位置;Combiner是在每一个MapTask所在的节点运行;Reducer是接收全局所有Mapper的输出结果
(4)Combiner的意义就是对每一个MapTask的输出进行局部汇总,以减小网络传输量
(5)Combiner能够应用的前提是不能影响最终的业务逻辑,而且Combiner的输出kv应该跟Reducer的输入kv类型要对应起来

自定义Combiner实现步骤
(a)自定义一个Combiner继承Reducer,重写Reduce方法
(b)在Job驱动类中设置

Reduce阶段的数据根据某一个或几个字段进行分组

分组排序步骤
(1)自定义类(如:OrderGroupingComparator.class)继承WritableComparator
(2)重写compare()方法

 

(3)创建一个构造将比较对象的类传给父类

 

(4)job驱动中设置reduce端的分组

 
 
 
 

(2)Map阶段 该节点主要是将解析出的key/value交给用户编写map()函数处理,并产生一系列新的key/value。

(3)Collect收集阶段 在用户编写map()函数中,当数据处理完成后,一般会调用OutputCollector.collect()输出结果。在该函数内部,它会将生成的key/value分区(调用Partitioner,并写入一个环形内存缓冲区中。

(4)Spill阶段 即“溢写”,当环形缓冲区满后,MapReduce会将数据写到本地磁盘上,生成一个临时文件。需要注意的是,将数据写入本地磁盘之前,先要对数据进行一次本地排序,并在必要时对数据进行合并、压缩等操作。
溢写阶段详情
步骤1:利用快速排序算法对缓存区内的数据进行排序,排序方式是,先按照分区编号Partition进行排序,然后按照key进行排序。这样,经过排序后,数据以分区为单位聚集在一起,且同一分区内所有数据按照key有序。
步骤2:按照分区编号由小到大依次将每个分区中的数据写入任务工作目录下的临时文件output/spillN.out(N表示当前溢写次数)中。如果用户设置了Combiner,则写入文件之前,对每个分区中的数据进行一次聚集操作。
步骤3:将分区数据的元信息写到内存索引数据结构SpillRecord中,其中每个分区的元信息包括在临时文件中的偏移量、压缩前数据大小和压缩后数据大小。如果当前内存索引大小超过1MB,则将内存索引写到文件output/spillN.out.index中。

(5)Combine阶段 当所有数据处理完成后,MapTask对所有临时文件进行一次合并,以确保最终只会生成一个数据文件。
当所有数据处理完后,MapTask会将所有临时文件合并成一个大文件,并保存到文件output/file.out中,同时生成相应的索引文件output/file.out.index。
在进行文件合并过程中,MapTask以分区为单位进行合并。对于某个分区,它将采用多轮递归合并的方式。每轮合并io.sort.factor(默认10)个文件,并将产生的文件重新加入待合并列表中,对文件排序后,重复以上过程,直到最终得到一个大文件。
让每个MapTask最终只生成一个数据文件,可避免同时打开大量文件和同时读取大量小文件产生的随机读取带来的开销。

(2)Merge阶段 在远程拷贝数据的同时,ReduceTask启动了两个后台线程对内存和磁盘上的文件进行合并,以防止内存使用过多或磁盘上文件过多。

(3)Sort阶段 按照MapReduce语义,用户编写reduce()函数输入数据是按key进行聚集的一组数据。为了将key相同的数据聚在一起,Hadoop采用了基于排序的策略。由于各个MapTask已经实现对自己的处理结果进行了局部排序,因此,ReduceTask只需对所有数据进行一次归并排序即可。

(4)Reduce阶段 reduce()函数将计算结果写到HDFS上。

设置ReduceTask并行度(个数
ReduceTask的并行度同样影响整个Job的执行并发度和执行效率,但与MapTask的并发数由切片数决定不同,ReduceTask数量的决定是可以直接手动设置

 

注意事项
(1)ReduceTask=0,表示没有Reduce阶段,输出文件个数和Map个数一致。
(2)ReduceTask默认值就是1,所以输出文件个数为一个。
(3)如果数据分布不均匀,就有可能在Reduce阶段产生数据倾斜
(4)ReduceTask数量并不是任意设置,还要考虑业务逻辑需求,有些情况下,需要计算全局汇总结果,就只能有1个ReduceTask。
(5)具体多少个ReduceTask,需要根据集群性能而定。
(6)如果分区数不是1,但是ReduceTask为1,是否执行分区过程。答案是不执行分区过程。因为在MapTask的源码中,执行分区的前提是先判断ReduceNum个数是否大于1。不大于1肯定不执行。

OutputFomat是MapReduce输出的基类,所有实现MapReduce输出都实现了OutputFormat接口。下面我们介绍几种常见的OutputFormat实现类。

  1. 文本输出TextOutputFormat
    默认的输出格式是TextOutputFormat,它把每条记录写为文本行。它的键和值可以是任意类型,因为TextOutputFormat调用toString0方法把它们转换为字符串。
  2. SequenceFileOutputFormat
    将SequenceFileOutputFormat输出作为后续MapReduce任务的输入,这便是一种好的输出格式,因为它的格式紧凑,很容易被压缩。
  3. 自定义OutputFormat
    根据用户需求,自定义实现输出。让关下滋为动好的我太

Map端的主要工作:为来自不同表或文件的key/value对,打标签以区别不同来源的记录。然后用连接字段作为key,其余部分和新加的标志作为value,最后进行输出。

Reduce端的主要工作:在Reduce端以连接字段作为key的分组已经完成,我们只需要在每一个分组当中将那些来源于不同文件的记录(在Map阶段已经打标志)分开,最后进行合并就ok了。

1.使用场景
Map Join适用于一张表十分小、一张表很大的场景。
2.优点
思考:在Reduce端处理过多的表,非常容易产生数据倾斜。
在Map端缓存多张表,提前处理业务逻辑,这样增加Map端业务,减少Reduce端数据的压力,尽可能的减少数据倾斜。
3.具体办法:采用
(1)在Mapper的setup阶段,将文件读取到缓存集合中。
(2)在驱动函数中加载缓存。

 
 

Hadoop为每个作业维护若干内置计数器,以描述多项指标。例如,某些计数器记录已处理的字节数和记录数,使用户可监控已处理的输入数据量和已产生的输出数据量。
计数器API
(1)采用枚举的方式统计计数

//枚举定义的自定义计数器加1
context.getCounter(My Counter.MALFORORMED)increment(1);

(2)采用计数器组、计数器名称的方式统计

 

组名和计数器名称随便起,但最好有意义。

在运行核心业务MapReduce程序之前,往往要先对数据进行清洗,清理掉不符合用户要求的数据。清理的过程往往只需要运行Mapper程序,不需要运行Reduce程序。

(1)编写LogMapper类

 

(2)编写LogDriver类

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