图解MapReduce

作者: ForgetThatNight | 来源:发表于2018-04-14 22:47 被阅读27次
    mapreduce框架的设计思想.png

    wordcount
    打开client上传文件,
    1、绿色:代表局部统计阶段(map阶段)
    2、第一个阶段:map task实例各自互不干涉,并行执行
    3、橙色代表第二个阶段reduce task实例:reduce task实例完全依赖于前一阶段的实例
    map阶段
    读取指定文件到hdfs
    按行处理,
    按空格分割单词
    HASHMAP单词计数(单词,value+1)
    Hashmap怎么传出去?(序列化)Hashmap传给谁?(将Hashmap按照多个Hashmap,分别传给对应数量的reduceTask)
    问题----主要体现在第一阶段和第二阶段不协调
    1、maptask任务如何分配
    2、reduceTask任务如何分配
    3、maptask和reduskTask如何分配,哪些maptask的输出作用在哪些reduseTask
    4、如果maptask运行失败,如何处理?
    5、maptask如要自己负责输出数据的分区,很麻烦
    ---靠app master来协调
    1、maptask只负责输出自己的文件
    2、app master依靠配置文件启动相应数量的redustask,让redustask去获取相应的map输出
    所以要编写三个角色:
    mapTask、reduceTask、mr app master

    package cn.itcast.bigdata.mr.wcdemo;
    
    import java.io.IOException;
    
    import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
    import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
    import org.apache.hadoop.io.Text;
    import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;
    
    /**
     * KEYIN(LongWritable): 默认情况下,是mr框架所读到的一行文本的起始偏移量,Long类型,
     * 但是在hadoop中有自己的更精简的(因为要网络传输所以要序列化)序列化接口,所以不直接用Long(long能序列化但是我们用hadoop自己的序列化框架),而用LongWritable
     * 
     * VALUEIN(Text):默认情况下,是mr框架所读到的一行文本的内容,String类型,同上,用Text
     * 
     * KEYOUT(Text):是用户自定义逻辑处理完成之后输出数据中的key,类型由程序员决定,在此处是单词,String,同上,用Text
     * VALUEOUT(IntWritable):是用户自定义逻辑处理完成之后输出数据中的value,在此处是单词次数,Integer,同上,用IntWritable
     * 
     * @author
     *
     */
    
    public class WordcountMapper extends Mapper<LongWritable, Text, Text, IntWritable>{
    
        /**
         * map阶段的业务逻辑就写在自定义的map()方法中
         * maptask会对每一行输入数据调用一次我们自定义的map()方法
         */
        @Override
        protected void map(LongWritable key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException {
            
            //将maptask传给我们的文本内容先转换成String
            String line = value.toString();
            //根据空格将这一行切分成单词
            String[] words = line.split(" ");
            
            //将单词输出为<单词,1>
            for(String word:words){
                //将单词作为key,将次数1作为value,以便于后续的数据分发,可以根据单词分发,以便于相同单词会到相同的reduce task
                context.write(new Text(word), new IntWritable(1));
            }
        }
        
    }
    

    reduce逻辑

    package cn.itcast.bigdata.mr.wcdemo;
    
    import java.io.IOException;
    
    import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
    import org.apache.hadoop.io.Text;
    import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;
    
    /**
     * KEYIN, VALUEIN 对应  mapper输出的KEYOUT,VALUEOUT类型对应
     * 
     * KEYOUT, VALUEOUT 是自定义reduce逻辑处理结果的输出数据类型
     * KEYOUT是单词
     * VLAUEOUT是总次数
     * @author
     *
     */
    public class WordcountReducer extends Reducer<Text, IntWritable, Text, IntWritable>{
    
        /**
         * <angelababy,1><angelababy,1><angelababy,1><angelababy,1><angelababy,1>
         * <hello,1><hello,1><hello,1><hello,1><hello,1><hello,1>
         * <banana,1><banana,1><banana,1><banana,1><banana,1><banana,1>
         * 入参key,是一组相同单词kv对的key
         */
        @Override
        protected void reduce(Text key, Iterable<IntWritable> values, Context context) throws IOException, InterruptedException {
    
            int count=0;
            /*Iterator<IntWritable> iterator = values.iterator();
            while(iterator.hasNext()){
                count += iterator.next().get();
            }*/
            
            for(IntWritable value:values){
            
                count += value.get();
            }
            
            context.write(key, new IntWritable(count));
            
        }
        
    }
    

    每个reduceTask都会写到相应节点的hdfs文件,所以需要写一个主程序来调用mapper和reducer,这个程序即Driver

    package cn.itcast.bigdata.mr.wcdemo;
    
    import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
    import org.apache.hadoop.fs.Path;
    import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
    import org.apache.hadoop.io.Text;
    import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
    import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;
    import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;
    
    /**
     * 相当于一个yarn集群的客户端
     * 需要在此封装我们的mr程序的相关运行参数,指定jar包
     * 最后提交给yarn
     * @author
     *
     */
    public class WordcountDriver {
        //需要抛异常
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            
            if (args == null || args.length == 0) {
                args = new String[2];
                args[0] = "hdfs://master:9000/wordcount/input/wordcount.txt";
                args[1] = "hdfs://master:9000/wordcount/output8";
            }
            
            Configuration conf = new Configuration();
            
            //设置的没有用!  ??????
    //      conf.set("HADOOP_USER_NAME", "hadoop");
    //      conf.set("dfs.permissions.enabled", "false");
            
            
            /*conf.set("mapreduce.framework.name", "yarn");
            conf.set("yarn.resoucemanager.hostname", "mini1");Windows和linux的环境变量不同,此方法无效*/
            Job job = Job.getInstance(conf);
            
            /*job.setJar("/home/hadoop/wc.jar");路径不能写死*/
            //指定本程序的jar包所在的本地路径
            job.setJarByClass(WordcountDriver.class);
            
            //指定本业务job要使用的mapper/Reducer业务类
            job.setMapperClass(WordcountMapper.class);
            job.setReducerClass(WordcountReducer.class);
            
            //指定mapper输出数据的kv类型
            job.setMapOutputKeyClass(Text.class);
            job.setMapOutputValueClass(IntWritable.class);
            
            //指定最终输出的数据的kv类型
            job.setOutputKeyClass(Text.class);
            job.setOutputValueClass(IntWritable.class);
            
            //指定job的输入原始文件所在目录
            FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path(args[0]));
            //指定job的输出结果所在目录
            FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(args[1]));
            
            //将job中配置的相关参数,以及job所用的java类所在的jar包,提交给yarn去运行
            /*job.submit();---这种提交方式,提交完,程序就退出,不建议使用*/
            boolean res = job.waitForCompletion(true);//用这种方式提交程序、阻塞等待程序执行完成
            System.exit(res?0:1);//不仅要等待程序执行完成,还要获得程序执行是否成功
            
        }
        
    
    }
    

    上传导出的jar包到集群上任意节点上,使用hadoop fs -mkdir -p /wordcount/input创建文件夹
    上传测试文件 hadoop fs -put NOTICE.txt README.txt LICENSE.txt /wordcount/input
    java -cp wordcount.jar xx.xx.xx.xx.WordcountDriver /wordcount/input /wordcount/output
    如果报错找不到Configuration类,因为没有设置classpath(java -cp 接所有jar宝 wordcount.jar 。。。。不实用)
    hadoop jar wordcount.jar xx.xx.xx.xx.WordcountDriver /wordcount/input /wordcount/output//能找到classpath
    可以看到程序输出日志的创建顺序:app master 、map task、reduce task

    wordcount运行过程的解析.png

    1、待处理文本文件上传至集群
    2、客户端submit()后获取待处理数据的信息,然后根据参数配置,形成一个任务分配的规划(即block 128MB一个a.txt文件)
    3、submit会提交job.split、 worccount.jar、job.xml提交到YARN集群
    4、YARN集群的RM会找到一个NM启动一个appmaster
    5、根据数据文件的位置就近原则取mapTask节点,并且分割文件,尽可能的分割到一个节点上
    6、mapTask进程按照文件目录和范围读取数据(如果文件恰好在该节点上,否则需要网络传输)
    7、mapTask相当于管理者。它有一个组件InputFormat具体读取文件的指定范围(比如0~128MB)
    8、调用mapper类输出map(k,v)对,然后用context.write(k,v)进行输出
    9、输出到outputCollector产生结果文件并且分区
    10、等待所有map任务完成,才开始启动reduceTask(否则数据不全,shuffle省略)
    11、reduceTask任务启动,通过wordcountReducer方法进行聚合操作
    12、调用outputFormat组件输出文件

    mapreduce的shuffle原理.png mapreduce框架全图.png mapreduce运行全流程.png maptask任务分配切片机制.png wordcount伪代码.png 客户端提交mr程序job的流程.png 切片示意.png

    数据切片既不是越多越好也不是越少越好
    1、一个300MB的文件,(物理划分)切分为3个block,切分范围如图所示(这里是读取切分不是存储,所以不考虑备份)
    2、假设mapTask将文件平均分配(逻辑划分)任务,每个mapreduce程序都分配100MB
    3、mapTask拿到数据输入流in=fsopen(a.txt),走如图所示的代码流程
    4、由于block是物理切分每个128MB,而mapreduce程序是逻辑划分3等分100MB,因此会造成各个节点数据要依靠网络传输来满足任务的内存
    5、由于网络传输会效率变慢,所以应将mapreduce任务的逻辑划分改为block物理划分的大小,以减少网络传输
    6、如果文件全是小文件,如10MB一个,那么一个block就会存一个小文件,所以mapreduce的切片又该调节为多个block大小的总和。小文件越多->block越多->mapTask进程就越多->开启关闭task的开销越大
    7、所以mapreduce的切片规划不确定,但是默认切分规划为block大小
    文章的1.3.2--及源代码相关类FileInputFormat及核心方法getsplits
    https://blog.csdn.net/ForgetThatNight/article/details/78570234#t6
    跟踪源码的方式:模拟运行day08-05.客户端提交job流程之源码跟踪

    mapreduce设计思路及运行机制.png

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