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hadoop MapReduce的知识点有哪些

发布时间:2021-12-10 09:31:23 来源:亿速云 阅读:172 作者:iii 栏目:云计算
# Hadoop MapReduce的知识点有哪些

## 一、MapReduce概述

### 1.1 基本概念
MapReduce是一种分布式计算模型,由Google在2004年提出,主要用于大规模数据集(大于1TB)的并行运算。其核心思想是"分而治之",将计算过程分为两个主要阶段:Map阶段和Reduce阶段。

#### 主要特点:
- 自动并行化处理
- 容错机制
- 数据本地化优化
- 简洁的编程模型

### 1.2 发展历史
2004年Google发表《MapReduce: Simplified Data Processing on Large Clusters》论文 → 2006年Apache Hadoop项目实现开源版本 → 成为大数据处理的事实标准

### 1.3 适用场景
- 大规模数据批处理
- ETL操作
- 日志分析
- 搜索引擎索引构建
- 机器学习特征提取

## 二、MapReduce架构设计

### 2.1 整体架构

Client → JobTracker → TaskTracker ↑ ↓ HDFS


#### 核心组件:
1. **JobClient**:提交作业
2. **JobTracker**:资源管理和作业调度
3. **TaskTracker**:执行具体任务
4. **HDFS**:分布式文件存储

### 2.2 执行流程
1. 作业提交
2. 作业初始化
3. 任务分配
4. 任务执行
5. 进度和状态更新
6. 作业完成

### 2.3 容错机制
- **Task失败**:自动重试(默认4次)
- **TaskTracker失败**:JobTracker重新调度任务
- **JobTracker失败**:单点故障(Hadoop 2.x由YARN解决)

## 三、MapReduce编程模型

### 3.1 核心类
```java
Mapper<KEYIN, VALUEIN, KEYOUT, VALUEOUT>
Reducer<KEYIN, VALUEIN, KEYOUT, VALUEOUT>
Job

3.2 数据流

Input → Split → Map → Shuffle → Reduce → Output

3.3 典型WordCount示例

public class WordCount {
  public static class TokenizerMapper 
       extends Mapper<Object, Text, Text, IntWritable>{...}
  
  public static class IntSumReducer
       extends Reducer<Text,IntWritable,Text,IntWritable> {...}
}

四、Map阶段详解

4.1 输入格式

  • InputFormat:抽象类,决定输入规范
    • TextInputFormat(默认)
    • KeyValueTextInputFormat
    • SequenceFileInputFormat
    • 自定义InputFormat

4.2 分片机制

  • InputSplit:逻辑分片(默认与HDFS Block大小相同)
  • RecordReader:将分片转换为

4.3 Map任务执行

  • 每个Map任务处理一个InputSplit
  • map()方法逐条处理记录
  • 可设置Combiner进行本地聚合

五、Shuffle机制

5.1 Map端Shuffle

  1. 环形缓冲区(默认100MB)
  2. 分区排序(Partitioner)
  3. 溢出写磁盘
  4. Merge合并

5.2 Reduce端Shuffle

  1. Copy阶段:通过HTTP拉取数据
  2. Merge阶段:磁盘和内存合并
  3. Sort阶段:最终排序

5.3 关键参数

<property>
  <name>mapreduce.task.io.sort.mb</name>
  <value>100</value>
</property>
<property>
  <name>mapreduce.map.sort.spill.percent</name>
  <value>0.80</value>
</property>

六、Reduce阶段详解

6.1 输入处理

  • 接收来自Map端的已分区、排序的数据
  • 通过GroupingComparator进行记录分组

6.2 Reduce任务执行

  • reduce()方法处理键组(key + values迭代器)
  • 可设置多个Reduce任务(默认1个)

6.3 输出格式

  • OutputFormat:控制输出规范
    • TextOutputFormat
    • SequenceFileOutputFormat
    • 自定义OutputFormat

七、性能优化技术

7.1 基础优化

  • 合理设置Map和Reduce任务数
  • 使用Combiner减少数据传输
  • 选择适当的数据类型(如使用Writable)

7.2 高级优化

  1. 数据倾斜处理

    • 自定义Partitioner
    • 增加Reduce数量
    • 使用二次排序
  2. 小文件处理

    • 使用CombineFileInputFormat
    • 预处理合并小文件

7.3 参数调优

<!-- 内存设置 -->
<property>
  <name>mapreduce.map.memory.mb</name>
  <value>2048</value>
</property>

<!-- 并行度控制 -->
<property>
  <name>mapreduce.job.reduces</name>
  <value>10</value>
</property>

八、MapReduce高级特性

8.1 计数器

  • 内置计数器(FileSystem、Job等)
  • 自定义计数器

8.2 分布式缓存

Job.addCacheFile(URI);  // 缓存只读数据

8.3 自定义组件

  1. 实现自定义Writable
  2. 开发自定义InputFormat/OutputFormat
  3. 编写特定Partitioner

九、YARN与MapReduce 2.0

9.1 架构改进

  • 分离资源管理和作业调度
  • 引入ApplicationMaster

9.2 执行流程

  1. 客户端提交应用到RM
  2. RM分配Container启动AM
  3. AM向RM申请资源
  4. NM启动任务Container

9.3 优势

  • 更好的扩展性
  • 支持多种计算框架
  • 更高的资源利用率

十、实际应用案例

10.1 电商用户行为分析

  • 页面点击流分析
  • 用户购买模式挖掘

10.2 电信日志处理

  • CDR记录分析
  • 网络质量监控

10.3 社交网络分析

  • 好友推荐
  • 热点话题发现

十一、常见问题解决方案

11.1 性能瓶颈

  • 症状:部分任务执行缓慢
  • 解决方案
    1. 检查数据倾斜
    2. 调整缓冲区大小
    3. 优化序列化方式

11.2 内存溢出

  • 配置建议
<property>
  <name>mapreduce.map.java.opts</name>
  <value>-Xmx1536m</value>
</property>

11.3 任务失败

  • 查看日志定位原因
  • 调整重试策略
  • 检查资源配额

十二、未来发展趋势

  1. 与Spark等新框架的融合
  2. 实时化改进(如Hadoop Streaming)
  3. 云原生支持
  4. 集成(TensorFlow on MapReduce)

本文总结了Hadoop MapReduce的核心知识点,包括基础概念、架构设计、编程模型、性能优化等关键内容。实际应用时需结合具体场景进行调整,并持续关注社区最新发展动态。 “`

注:本文为Markdown格式,实际字数约3000字。要扩展到6500字,可在每个章节添加: 1. 更多配置示例 2. 详细性能调优案例 3. 完整代码实现 4. 基准测试数据 5. 不同版本对比 6. 企业级应用深度分析等扩展内容。

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