【MapReduce】分区（分区实战案例）、Combiner、Shuffer

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1 分区

在MapReduce中，通过我们指定分区，会将同一个分区的数据发送到同一个Reduce当中进行处理。例如:为了数据的统计，可以把一批类似的数据发送到同一个Reduce当中，在同一个Reduce当中统计相同类型的数据，就可以实现类似的数据分区和统计等。其实就是相同类型的数据，有共性的数据，送到一起去处理。

MapReduce默认是只有一个分区（一个分区就是对应一个输出文件），在之前写过的程序中p1.jar-p9.jar程序的运行，最后生成的文件文件都是part-r-00000的形式，也就是默认只有一个输出文件

接下来通过例子来理解分区

• 如果不进行索引或者分区，那么在orcle数据库中进行数据查询就需要进行全表扫描，采用索引或者分区可以提高查询的性能，不同点在于索引不会破坏原有的表，只是相当于创建了一个查询目录，而分区是会改变表（这里就先介绍分区，之后再介绍索引）
• 分区创建会有相对应的判断条件，满足筛选条件的查询只会扫描对应分区中的内容，比如要查询的2500-2800之间的信息，就只在分区2中进行扫描
• 导入、导出、备份数据时候可以针对分区来进行操作，而不需要针对一整张表，如果某个分区发生了损坏，我们可以只针对这一个分区进行恢复，其它的分区不受影响
• 分区表的类型有五种（以orcle数据库为例）：范围分区、列表分区、hash分区、范围-hash分区、列表-hash分区
• hash分区，就是对数据通过hash运算，如果得到的结果一致，就将对应的数据放置在同一个分区中，比如下面将数据分为四份，就可以除以4取余数（一种hash运算的方式，也可以选用其它的运算方法）
• 分区的要求是尽量把数据打散进行存放，避免形成热块。每一个分区可以视为一个Server，如果当前分区的数据量过大，那么服务器处理这部分数据就会占用很大一部分的时间，该服务区的压力就会非常大，性能就会受到影响
• 打散的效果是取决于采用的hash计算的方法
  

2 根据部门号建立分区

MapReduce是根据什么标准进行分区的？这个问题在敲代码之前应该先弄清楚。答案就是：根据Map的输出建立分区<k2，v2>

接下来的案例就是以员工的部门号建立分区，还是使用之前的员工表emp.csv文件中的数据，其中最后一个字段就是员工部门，共有三个分类，分别为10、20、30

首先创建一个名为part的package，然后把实现序列化的Employee.java文件复制粘贴在part下，接着建立一下分区的规则，新建一个Java Class文件命名为MyPartitor，还是不用自己写底层代码，直接继承Partitioner父类，然后重写里面的方法

package part;

import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Partitioner;
//                                            k2 部门号  v2员工对象
public class MyPartitor extends Partitioner<IntWritable， Employee>{
    
    

	@Override
	public int getPartition(IntWritable k2， Employee v2， int numTsk) {
    
    
		// 建立对应的分区
		//numTsk 表示的就是分区的个数
		//得到分区号
		
		int deptno = v2.getDeptno();
		if (deptno ==10) {
    
    
			//放入到一号分区
			return 1%numTsk;
		}else if (deptno ==20) {
    
    
			//放入到二号分区
			return 2%numTsk;
		}else {
    
    
			//放入到三号分区
			return 3%numTsk;
		}
	}
}

接着就要书写Map和Reduce来实现我们制定的分区的逻辑，先处理Map程序，在之前的序列化的Map程序的基础上进行（只需要修改的就是k2，代表着部门号）

package part;

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;
//                                           k1     v1         k2 部门号            v2 员工对象
public class EmployeeMapper extends Mapper<LongWritable， Text， IntWritable， Employee> {
    
    

	@Override
	protected void map(LongWritable k1， Text v1， Context context)
			throws IOException， InterruptedException {
    
    
		
		//数据：7369，SMITH，CLERK，7902，1980/12/17，800，0，20
		String data = v1.toString();
		
		//分词
		String[] words = data.split("，");
		
		//创建员工对象
		Employee e = new Employee();
		
		//设置员工号
		e.setEmpno(Integer.parseInt(words[0]));
		//设置员工姓名
		e.setEname(words[1]);
		//职位
		e.setJob(words[2]);
		//老板
		e.setMgr(Integer.parseInt(words[3]));
		//入职日期
		e.setHiredate(words[4]);
		//薪水
		e.setSal(Integer.parseInt(words[5]));
		//奖金
		e.setComm(Integer.parseInt(words[6]));
		//部门号
		e.setDeptno(Integer.parseInt(words[7]));
		
		
		//输出k2 部门号    v2 员工对象
		context.write(new IntWritable(e.getDeptno())， e);	
	}
}

Map程序完成后，就是要进行Reduce程序设计，新建一个Java Class程序命名为EmployeeReducer，整个程序的代码如下

package part;

import java.io.IOException;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;

public class EmployeeReducer extends Reducer<IntWritable， Employee， IntWritable， Employee>{
    
    

	@Override
	protected void reduce(IntWritable k3， Iterable<Employee> v3，Context context)
			throws IOException， InterruptedException {
    
    
		
		for (Employee e:v3) {
    
    
			context.write(k3， e);
		}
	}
}

然后就是差一个执行的主程序，还是将原来的运行主程序复制过来，修改一下其中部分的参数（一共修改了三行代码，添加了setReducerClass，然后在k2，v2之后添加了分区规则并指定了分区的个数）

package part;


import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;


public class EmployeeMain {
    
    

	public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
		
		// （1）创建任务Job，并且制定任务的入口
		Job job = Job.getInstance(new Configuration());
		job.setJarByClass(EmployeeMain.class); //指定为当前程序
		
		//（2）指定任务的Map，Map的输出类型
		job.setMapperClass(EmployeeMapper.class); 
		job.setMapOutputKeyClass(IntWritable.class);//k2 员工号
		job.setMapOutputValueClass(Employee.class);//v2  Employee对象
		
		//指定分区规则
		job.setPartitionerClass(MyPartitor.class);
		//分区的个数
		job.setNumReduceTasks(3);
		
		//(3)指定任务的Reduce，Reduce的输出类型
		job.setReducerClass(EmployeeReducer.class);
		job.setOutputKeyClass(IntWritable.class);//k4
		job.setOutputValueClass(Employee.class);//v4
		
		//（4）指定任务的输入和输出路径
		FileInputFormat.setInputPaths(job， new Path(args[0]));
		FileOutputFormat.setOutputPath(job， new Path(args[1]));
		
		//（5）执行任务
		job.waitForCompletion(true); //表示执行的时候打印日志
	}
}

至此框架中的内容全部整理完毕，输出为p10.jar文件后上传到hadoop上运行（注意查看其中Reduce的操作，以前就是直接100%，这次变成了三步，而且是均分为三步）

核实一下生成的文件信息内容，最终三个文件和最初设置的三个分区对应上了，查看每个文件中的信息也符合分区存放数据的要求，至此关于MapReduce的分区的知识点就梳理完毕了

3 Combiner

集群上的可用带宽限制了MapReduce作业的数量，因此尽量避免map和reduce任务之间的数据传输是有利的。Hadoop允许用户针对map任务的输出指定一个combiner (就像.mapper，reducer) 。 combiner函数的输出作为reduce函数的输入。由于combiner术语优化方案，所以Hadoop无法确定对map任务输出记录调用多少次combiner (如果需要) 。换言之，不管调用多次combiner， reducer的输出结果都是一样的。

可能上面说的有点抽象，下面根据图示进行理解

• Combiner是一种特殊的Reducer，需要继承Reducer的父类
• Combiner是运行在Map端。先对Map输出的结果，进行本地的合合
  

有Combiner和没有Combiner两种方式进行对比，可以发现没有Combiner情况下，Map的输出结果会直接通过网络传送给Reduce端，而有了Combiner后，显示在同服务器的本地上进行结果的初步合并，然后在把处理的结果送至Reduce端，这样减少了数据的传输，也就降低了功耗，提高了性能

之前的WordConut程序进行改造，注意Combiner的本质就是对于数据进行求和（就是在中间的部分添加一行代码，然后再打包为p11.jar）

将打包的jar包上传至hadoop上运行

核实一下输出的结果，应该是和原来的结果保持一致

但是还有注意地方：

• （1）有些情况下Combiner是不可以使用的，前面提到的Combiner本质就是进行求和，比如在求平均值的情况下，这个功能就不能使用了
• （2）不管有没有Combiner不能改变最后运行结果
• （3）不管有没有Combiner，都不应该改变原有的处理逻辑（案例：倒排索引）

4 Shuffer

Shuffle过程是MapReduce的核心，也被称为奇迹发生的地方。要想理解MapReduce，Shuffle是必须要了解的。

什么是Shuffer：

Shuffle的本意是洗牌、混洗的意思，把一组有规则的数据尽量打乱成无规则的数据。而在MapReduce中， shuffle更像是洗牌的逆过程，指的是将map端的无规则输出按指定的规则“打乱”成具有一定规则的数据，以便reduce端接收处理。其在MapReduce中所处的工作阶段是map输出后到reduce接收前，具体可以分为map端和reduce端前后两个部分。在shuffle之前，也就是在map阶段， MapReduce会对要处理的数据进行分片(split)操作，为每一个分片分配一个MapTask任务。接下来map()函数会对每一个分片中的每一行数据进行处理得到键值对(key，value) ，其中key为偏移量， value为一行的内容。此时得到的键值对又叫做“中间结果” 。此后便进入shuffle阶段，由此可以看出shuffle阶段的作用是处理“中间结果”

整个运行过程按照图解进行分析如下：

• （1）数据导入会按照128M进行切片
• （2）进入Map阶段，Map的输出并不是直接送到Reduce中，而是先将结果送到本地的缓冲区（内存为100M），如果达到了80%，就进行溢写（将内存中的数据写成一个一个的文件）
• （3）然后再进行输出，就可以进行分区或者排序的操作
• （4）将80M的多个小文件进行合并（由于每次超过80M就进行溢写，所以会存在很多小文件）
• （5）Combiner对本地输出进行聚合
• （6）Map端至此才结束，进入到Reduce端，最后数据处理完毕后输出到HDFS中
  
  以下是官方给的示例图