hadoop mapreduce到底是如何运行的

标签: hadoop mapreduce | 发表时间:2015-10-03 01:13 | 作者:zhanghh321
出处:http://www.iteye.com

 

 

 

首先是客户端要编写好mapreduce程序,配置好mapreduce的作业也就是job,接下来就是提交job了,提交job是提交到JobTracker上的,这个时候JobTracker就会构建这个job,具体就是分配一个新的job任务的ID值,接下来它会做检查操作,这个检查就是确定输出目录是否存在,如果存在那么job就不能正常运行下去,JobTracker会抛出错误给客户端,接下来还要检查输入目录是否存在,如果不存在同样抛出错误,如果存在JobTracker会根据输入计算输入分片(Input Split),如果分片计算不出来也会抛出错误,至于输入分片我后面会做讲解的,这些都做好了JobTracker就会配置Job需要的资源了。分配好资源后,JobTracker就会初始化作业,初始化主要做的是将Job放入一个内部的队列,让配置好的作业调度器能调度到这个作业,作业调度器会初始化这个job,初始化就是创建一个正在运行的job对象(封装任务和记录信息),以便JobTracker跟踪job的状态和进程。初始化完毕后,作业调度器会获取输入分片信息(input split),每个分片创建一个map任务。接下来就是任务分配了,这个时候tasktracker会运行一个简单的循环机制定期发送心跳给jobtracker,心跳间隔是5秒,程序员可以配置这个时间,心跳就是jobtracker和tasktracker沟通的桥梁,通过心跳,jobtracker可以监控tasktracker是否存活,也可以获取tasktracker处理的状态和问题,同时tasktracker也可以通过心跳里的返回值获取jobtracker给它的操作指令。任务分配好后就是执行任务了。在任务执行时候jobtracker可以通过心跳机制监控tasktracker的状态和进度,同时也能计算出整个job的状态和进度,而tasktracker也可以本地监控自己的状态和进度。当jobtracker获得了最后一个完成指定任务的tasktracker操作成功的通知时候,jobtracker会把整个job状态置为成功,然后当客户端查询job运行状态时候(注意:这个是异步操作),客户端会查到job完成的通知的。如果job中途失败,mapreduce也会有相应机制处理,一般而言如果不是程序员程序本身有bug,mapreduce错误处理机制都能保证提交的job能正常完成。

 

  下面我从逻辑实体的角度讲解mapreduce运行机制,这些按照时间顺序包括: 输入分片( input split )、map 阶段、combiner 阶段、shuffle 阶段和reduce 阶段

  1. 输入分片(input split ):在进行map计算之前,mapreduce会根据输入文件计算输入分片(input split),每个输入分片(input split)针对一个map任务,输入分片(input split)存储的并非数据本身,而是一个分片长度和一个记录数据的位置的数组,输入分片(input split)往往和hdfs的block(块)关系很密切,假如我们设定hdfs的块的大小是64mb,如果我们输入有三个文件,大小分别是3mb、65mb和127mb,那么mapreduce会把3mb文件分为一个输入分片(input split),65mb则是两个输入分片(input split)而127mb也是两个输入分片(input split),换句话说我们如果在map计算前做输入分片调整,例如合并小文件,那么就会有5个map任务将执行,而且每个map执行的数据大小不均,这个也是mapreduce优化计算的一个关键点。
  2. map 阶段:就是程序员编写好的map函数了,因此map函数效率相对好控制,而且一般map操作都是本地化操作也就是在数据存储节点上进行;
  3. combiner 阶段:combiner阶段是程序员可以选择的,combiner其实也是一种reduce操作,因此我们看见WordCount类里是用reduce进行加载的。Combiner是一个本地化的reduce操作,它是map运算的后续操作,主要是在map计算出中间文件前做一个简单的合并重复key值的操作,例如我们对文件里的单词频率做统计,map计算时候如果碰到一个hadoop的单词就会记录为1,但是这篇文章里hadoop可能会出现n多次,那么map输出文件冗余就会很多,因此在reduce计算前对相同的key做一个合并操作,那么文件会变小,这样就提高了宽带的传输效率,毕竟hadoop计算力宽带资源往往是计算的瓶颈也是最为宝贵的资源,但是combiner操作是有风险的,使用它的原则是combiner的输入不会影响到reduce计算的最终输入,例如:如果计算只是求总数,最大值,最小值可以使用combiner,但是做平均值计算使用combiner的话,最终的reduce计算结果就会出错。
  4. shuffle 阶段:将map的输出作为reduce的输入的过程就是shuffle了,这个是mapreduce优化的重点地方。这里我不讲怎么优化shuffle阶段,讲讲shuffle阶段的原理,因为大部分的书籍里都没讲清楚shuffle阶段。Shuffle一开始就是map阶段做输出操作,一般mapreduce计算的都是海量数据,map输出时候不可能把所有文件都放到内存操作,因此map写入磁盘的过程十分的复杂,更何况map输出时候要对结果进行排序,内存开销是很大的,map在做输出时候会在内存里开启一个环形内存缓冲区,这个缓冲区专门用来输出的,默认大小是100mb,并且在配置文件里为这个缓冲区设定了一个阀值,默认是0.80(这个大小和阀值都是可以在配置文件里进行配置的),同时map还会为输出操作启动一个守护线程,如果缓冲区的内存达到了阀值的80%时候,这个守护线程就会把内容写到磁盘上,这个过程叫spill,另外的20%内存可以继续写入要写进磁盘的数据,写入磁盘和写入内存操作是互不干扰的,如果缓存区被撑满了,那么map就会阻塞写入内存的操作,让写入磁盘操作完成后再继续执行写入内存操作,前面我讲到写入磁盘前会有个排序操作,这个是在写入磁盘操作时候进行,不是在写入内存时候进行的,如果我们定义了combiner函数,那么排序前还会执行combiner操作。每次spill操作也就是写入磁盘操作时候就会写一个溢出文件,也就是说在做map输出有几次spill就会产生多少个溢出文件,等map输出全部做完后,map会合并这些输出文件。这个过程里还会有一个Partitioner操作,对于这个操作很多人都很迷糊,其实Partitioner操作和map阶段的输入分片(Input split)很像,一个Partitioner对应一个reduce作业,如果我们mapreduce操作只有一个reduce操作,那么Partitioner就只有一个,如果我们有多个reduce操作,那么Partitioner对应的就会有多个,Partitioner因此就是reduce的输入分片,这个程序员可以编程控制,主要是根据实际key和value的值,根据实际业务类型或者为了更好的reduce负载均衡要求进行,这是提高reduce效率的一个关键所在。到了reduce阶段就是合并map输出文件了,Partitioner会找到对应的map输出文件,然后进行复制操作,复制操作时reduce会开启几个复制线程,这些线程默认个数是5个,程序员也可以在配置文件更改复制线程的个数,这个复制过程和map写入磁盘过程类似,也有阀值和内存大小,阀值一样可以在配置文件里配置,而内存大小是直接使用reduce的tasktracker的内存大小,复制时候reduce还会进行排序操作和合并文件操作,这些操作完了就会进行reduce计算了。
  5. reduce 阶段:和map函数一样也是程序员编写的,最终结果是存储在hdfs上的。

  Mapreduce 的相关问题

  这里我要谈谈我学习mapreduce思考的一些问题,都是我自己想出解释的问题,但是某些问题到底对不对,就要广大童鞋帮我确认了。

  1. jobtracker的单点故障:jobtracker和hdfs的namenode一样也存在单点故障,单点故障一直是hadoop被人诟病的大问题,为什么hadoop的做的文件系统和mapreduce计算框架都是高容错的,但是最重要的管理节点的故障机制却如此不好,我认为主要是namenode和jobtracker在实际运行中都是在内存操作,而做到内存的容错就比较复杂了,只有当内存数据被持久化后容错才好做,namenode和jobtracker都可以备份自己持久化的文件,但是这个持久化都会有延迟,因此真的出故障,任然不能整体恢复,另外hadoop框架里包含zookeeper框架,zookeeper可以结合jobtracker,用几台机器同时部署jobtracker,保证一台出故障,有一台马上能补充上,不过这种方式也没法恢复正在跑的mapreduce任务。
  2. 做mapreduce计算时候,输出一般是一个文件夹,而且该文件夹是不能存在,我在出面试题时候提到了这个问题,而且这个检查做的很早,当我们提交job时候就会进行,mapreduce之所以这么设计是保证数据可靠性,如果输出目录存在reduce就搞不清楚你到底是要追加还是覆盖,不管是追加和覆盖操作都会有可能导致最终结果出问题,mapreduce是做海量数据计算,一个生产计算的成本很高,例如一个job完全执行完可能要几个小时,因此一切影响错误的情况mapreduce是零容忍的。
  3. Mapreduce还有一个InputFormat和OutputFormat,我们在编写map函数时候发现map方法的参数是之间操作行数据,没有牵涉到InputFormat,这些事情在我们new Path时候mapreduce计算框架帮我们做好了,而OutputFormat也是reduce帮我们做好了,我们使用什么样的输入文件,就要调用什么样的InputFormat,InputFormat是和我们输入的文件类型相关的,mapreduce里常用的InputFormat有FileInputFormat普通文本文件,SequenceFileInputFormat是指hadoop的序列化文件,另外还有KeyValueTextInputFormat。OutputFormat就是我们想最终存储到hdfs系统上的文件格式了,这个根据你需要定义了,hadoop有支持很多文件格式,这里不一一列举,想知道百度下就看到了。


已有 0 人发表留言,猛击->> 这里<<-参与讨论


ITeye推荐



相关 [hadoop mapreduce] 推荐:

Hadoop MapReduce技巧

- - 简单文本
我在使用Hadoop编写MapReduce程序时,遇到了一些问题,通过在Google上查询资料,并结合自己对Hadoop的理解,逐一解决了这些问题. Hadoop对MapReduce中Key与Value的类型是有要求的,简单说来,这些类型必须支持Hadoop的序列化. 为了提高序列化的性能,Hadoop还为Java中常见的基本类型提供了相应地支持序列化的类型,如IntWritable,LongWritable,并为String类型提供了Text类型.

下一代Hadoop MapReduce

- Jia - NoSQLFan
本文来自Hadoop Summit大会的一个演讲稿,主讲是Hadoop核心开发团队的Arun C Murthy (@acmurthy),同时他也是Yahoo!刚刚剥离的Hadoop独立公司Hortonworks的 Founder和架构师. 演讲中他讲述了现在的Hadoop存在的一些问题和集群上限,并展望了下一代Hadoop和其MapReduce将会得到的巨大提升.

"Hadoop/MapReduce/HBase"分享总结

- - ITeye博客
此分享是关于hadoop生态系统的简单介绍包括起源到相对应用. Hadoop和HBase.pdf (2.1 MB). 已有 0 人发表留言,猛击->> 这里<<-参与讨论. —软件人才免语言低担保 赴美带薪读研.

Hadoop之MapReduce单元测试

- - ITeye博客
通常情况下,我们需要用小数据集来单元测试我们写好的map函数和reduce函数. 而一般我们可以使用Mockito框架来模拟OutputCollector对象(Hadoop版本号小于0.20.0)和Context对象(大于等于0.20.0). 下面是一个简单的WordCount例子:(使用的是新API).

Hadoop MapReduce高级编程

- - 互联网 - ITeye博客
•combine函数把一个map函数产生的对(多个key, value)合并成一个新的. 将新的作为输入到reduce函数中,其格式与reduce函数相同. •这样可以有效的较少中间结果,减少网络传输负荷. •什么情况下可以使用Combiner.

[转]基于mapreduce的Hadoop join实现

- -
对于一个大数据的分析应用,join是必不可少的一项功能.现在很多构建与hadoop之上的应用,如Hive,PIG等在其内部实现了join程序,可以通过很简单的sql语句或者数据操控脚本完成相应的Join工作.那么join应该如何实现呢?今天我们就对join做一个简单的实现. 我们来看一个例子,现在有两组数据:一组为单位人员信息,如下:.

【Hadoop】MapReduce使用combiner优化性能

- - CSDN博客云计算推荐文章
当MapReduce模型中,reduce执行的任务为统计分类类型的值总量或去重后的数量,或最大值最小值时,可以考虑在Map输出后进行combine操作;这样可以减少网络传输带来的开销,同时减轻了reduce任务的负担. Combine操作是运行在每个节点上的,只会影响本地Map的输出结果;Combine的输入为本地map的输出结果(一般是数据在溢出到磁盘之前,可以减少IO开销),其输出则作为reduce的输入.

hadoop的IO和MapReduce优化参数

- - CSDN博客系统运维推荐文章
           在MapReduce执行过程中,特别是Shuffle阶段,尽量使用内存缓冲区存储数据,减少磁盘溢写次数;同时在作业执行过程中增加并行度,都能够显著提高系统性能,这也是配置优化的一个重要依据.            下面分别介绍I/O属性和MapReduce属性这两个类的部分属性,并指明其优化方向.

Hadoop MapReduce编程入门案例

- - CSDN博客云计算推荐文章
Hadoop入门例程简析中. (下面的程序下载地址: http://download.csdn.net/detail/zpcandzhj/7810829). (1)Hadoop新旧API的区别. 新的API倾向于使用虚类(抽象类),而不是接口,因为这更容易扩展. 例如,可以无需修改类的实现而在虚类中添加一个方法(即用默认的实现).

提高hadoop的mapreduce job效率

- - 数据库 - ITeye博客
hadoop 的mapreduce 的作业在运行过程中常常碰到一些这样的情 况:. 每一个map或者reduce只有30-40秒钟就结束. 超 大规模的job 时,通常会需要大量的map和reduce的slots 支持,但是job运行起来后,running的map和reduce并没有沾满集群的可用slots.