大数据学习笔记之分布式并行处理MapReduce

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谷歌公司最先提出了分布式并行编程模型MapReduce,Hadoop MapReduce是它的 开源实现,后者比前者使用门槛低很多。
MapReduce和传统的并行计算框架的比较

传统并行计算框架 MapReduce
集群架构/容错性 共享式(共享式存储/共享内存) 非共享式,容错性好
硬件/价格/扩展性 刀片服务器、高速网、SAN、价格贵,扩展性差 普通PC机,便宜,扩展性好
编程/学习难度 what-how,难 what,简单
使用场景 实时、细粒度计算、计算密集型 批处理、非实时、数据密集型

1.MapReduce模型简介

  • MapReduce将复杂的、运行于大规模集群上的并行计算过程高度地抽象到了两个函数:Map和 Reduce
  • 编程容易,不需要掌握分布式并行编程细节,也可以很容易把自己的程序运行在分布式系统上,完
    成海量数据的计算
  • MapReduce采用“分而治之”策略,一个存储在分布式文件系统中的大规模数据集,会被切分成 许多独立的分片(split),这些分片可以被多个Map任务并行处理
  • MapReduce设计的一个理念就是“计算向数据靠拢”,而不是“数据向计算靠拢”,因为,移动
    数据需要大量的网络传输开销
  • MapReduce框架采用了Master/Slave架构,包括一个Master和若干个Slave。Master上运行 JobTracker,Slave上运行TaskTracker
  • Hadoop框架是用Java实现的,但是,MapReduce应用程序则不一定要用Java来写
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2.MapReduce体系结构

MapReduce体系结构主要由四个部分组成,分别是:Client、JobTracker、TaskTracker以及Task,如下图:
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  • Client 用户编写的MapReduce程序通过Client提交到JobTracker端,用户可通过Client提供的一些接口查看作业运行状态
  • JobTracker 负责资源监控和作业调度 ,JobTracker会监控所有TaskTracker与Job的健康状况,一旦发现失败,就将相应的任务转移到其他节点,JobTracker 会跟踪任务的执行进度、资源使用量等信息,并将这些信息告诉任务 调度器(TaskScheduler),而调度器会在资源出现空闲时,选择合适的任务去使用这些资源
  • TaskTracker TaskTracker 会周期性地通过“心跳”将本节点上资源的使用情况和任务的运行进 度汇报JobTracker,同时接收JobTracker 发送过来的命令并执行相应的操作(如启动新任务、杀死任务等),TaskTracker 使用“slot”等量划分本节点上的资源量(CPU、内存等)。一个Task 获取到一个slot 后才有机会运行,而Hadoop调度器的作用就是将各个TaskTracker 上的空闲slot分配给Task使用。slot 分为Map slot 和Reduce slot 两种,分别供 MapTask 和Reduce Task 使用
  • Task Task 分为Map Task 和Reduce Task 两种,均由TaskTracker 启动

2.1 工作流程

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2.2MapReduce各个执行阶段

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  • Split(分片) HDFS 以固定大小的block 为基本单位存储数据,而对于MapReduce 而言,其处理单位是split。split 是一个逻辑概念,它只包含一些元数据信息,比如数据起始位置、数据长度、数据所在节点等。 split的划分方法完全由用户自己决定。
  • Map任务的数量 Hadoop为每个split创建一个Map任务,split 的多少决定了Map任务的数目。 大多数情况下,理想的分片大小是一个HDFS块
  • Reduce任务的数量最优的Reduce任务个数取决于集群中可用的reduce任务槽(slot)的数目,通常设置比reduce任务槽数目稍微小一些的Reduce任务个数(这样可以预留 一些系统资源处理可能发生的错误)

Shuffle过程详解

shuffle过程,是指对Map输出结果进行分区、排序、合并等处理并交给Reduce的过程,因此Shuffle过程可以分为Map端的操作和Reduce端的操作,
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