Hadoop-- 開源海量文件分佈式計算處理方案

Hadoop 是Google MapReduce的一個Java實現。MapReduce是一種簡化的分佈式編程模式,讓程序自動分佈到一個由普通機器組成的超大集羣上併發執行。就如 同java程序員可以不考慮內存泄露一樣, MapReduce的run-time系統會解決輸入數據的分佈細節,跨越機器集羣的程序執行調度,處理機器的失效,並且管理機器之間的通訊請求。這樣的 模式允許程序員可以不需要有什麼併發處理或者分佈式系統的經驗,就可以處理超大的分佈式系統得資源。
       一、概論
       作爲Hadoop程序員,他要做的事情就是:
       1、定義Mapper,處理輸入的Key-Value對,輸出中間結果。
       2、定義Reducer,可選,對中間結果進行規約,輸出最終結果。
       3、定義InputFormat 和OutputFormat,可選,InputFormat將每行輸入文件的內容轉換爲Java類供Mapper函數使用,不定義時默認爲String。
       4、定義main函數,在裏面定義一個Job並運行它。
    

       然後的事情就交給系統了。
       1.基本概念:Hadoop的HDFS實現了google的GFS文件系統,NameNode作爲文件系統的負責調度運行在master, DataNode運行在每個機器上。同時Hadoop實現了Google的MapReduce,JobTracker作爲MapReduce的總調度運行 在master,TaskTracker則運行在每個機器上執行Task。

       2.main()函數,創建JobConf,定義Mapper,Reducer,Input/OutputFormat 和輸入輸出文件目錄,最後把Job提交給JobTracker,等待Job結束。

       3.JobTracker,創建一個InputFormat的實例,調用它的getSplits()方法,把輸入目錄的文件拆分成FileSplist作爲Mapper task 的輸入,生成Mapper task加入Queue。

       4.TaskTracker 向 JobTracker索求下一個Map/Reduce。
      
        Mapper Task先從InputFormat創建RecordReader,循環讀入FileSplits的內容生成Key與Value,傳給Mapper函數,處理完後中間結果寫成SequenceFile.
        Reducer Task 從運行Mapper的TaskTracker的Jetty上使用http協議獲取所需的中間內容(33%),Sort/Merge後(66%),執行Reducer函數,最後按照OutputFormat寫入結果目錄。

         TaskTracker 每10秒向JobTracker報告一次運行情況,每完成一個Task10秒後,就會向JobTracker索求下一個Task。

         Nutch項目的全部數據處理都構建在Hadoop之上,詳見Scalable Computing with Hadoop。


       二、程序員編寫的代碼
       我們做一個簡單的分佈式的Grep,簡單對輸入文件進行逐行的正則匹配,如果符合就將該行打印到輸出文件。因爲是簡單的全部輸出,所以我們只要寫Mapper函數,不用寫Reducer函數,也不用定義Input/Output Format。

package     demo.hadoop

public      class     HadoopGrep {

     public      static      class     RegMapper     extends     MapReduceBase     implements     Mapper {

      private     Pattern pattern;

      public      void     configure(JobConf job) {
      pattern     =     Pattern.compile(job.get( " mapred.mapper.regex " ));
     }

      public      void     map(WritableComparable key, Writable value, OutputCollector output, Reporter reporter)
        throws     IOException {
      String text     =     ((Text) value).toString();
      Matcher matcher     =     pattern.matcher(text);
       if     (matcher.find()) {
       output.collect(key, value);
      }
     }
}

     private     HadoopGrep () {
}     //     singleton

     public      static      void     main(String[] args)     throws     Exception {
  
     JobConf grepJob     =      new     JobConf(HadoopGrep. class );
     grepJob.setJobName( " grep-search " );
     grepJob.set( " mapred.mapper.regex " , args[ 2 ]);

     grepJob.setInputPath( new     Path(args[ 0 ]));
     grepJob.setOutputPath( new     Path(args[ 1 ]));
     grepJob.setMapperClass(RegMapper. class );
     grepJob.setReducerClass(IdentityReducer. class );
      
     JobClient.runJob(grepJob);
}
}

           RegMapper類的configure()函數接受由main函數傳入的查找字符串,map() 函數進行正則匹配,key是行數,value是文件行的內容,符合的文件行放入中間結果。
           main()函數定義由命令行參數傳入的輸入輸出目錄和匹配字符串,Mapper函數爲RegMapper類,Reduce函數是什麼都不做,直接把中間結果輸出到最終結果的的IdentityReducer類,運行Job。


           整個代碼非常簡單,絲毫沒有分佈式編程的任何細節。


          三.運行Hadoop程序
           Hadoop這方面的文檔寫得不全面,綜合參考GettingStartedWithHadoop 與Nutch Hadoop Tutorial 兩篇後,再碰了很多釘子才終於完整的跑起來了,記錄如下:      

3.1 local運行模式

          完全不進行任何分佈式計算,不動用任何namenode,datanode的做法,適合一開始做調試代碼。
          解壓hadoop,其中conf目錄是配置目錄,hadoop的配置文件在hadoop-default.xml,如果要修改配置,不是直接修改該文件,而是修改hadoop-site.xml,將該屬性在hadoop-site.xml裏重新賦值。
          hadoop-default.xml的默認配置已經是local運行,不用任何修改,配置目錄裏唯一必須修改的是hadoop-env.sh 裏JAVA_HOME的位置。


          將編譯好的HadoopGrep與RegMapper.class 放入hadoop/build/classes/demo/hadoop/目錄 找一個比較大的log文件放入一個目錄,然後運行


          hadoop / bin / hadoop demo.hadoop.HadoopGrep log文件所在目錄 任意的輸出目錄 grep的字符串

        查看輸出目錄的結果,查看hadoop/logs/裏的運行日誌。  
        在重新運行前,先刪掉輸出目錄。
  

3.2 單機集羣運行模式

          現在來搞一下只有單機的集羣.假設以完成3.1中的設置,本機名爲hadoopserver
          第1步.       然後修改hadoop-site.xml ,加入如下內容:

< property >
      < name > fs.default.name </ name >
      < value > hadoopserver:9000 </ value >
</ property >
< property >
      < name > mapred.job.tracker </ name >
      < value > hadoopserver:9001 </ value >
</ property >
< property >
      < name > dfs.replication </ name >
      < value > 1 </ value >
</ property >

       從此就將運行從local文件系統轉向了hadoop的hdfs系統,mapreduce的jobtracker也從local的進程內操作變成了分佈式的任務系統,9000,9001兩個端口號是隨便選擇的兩個空餘端口號。
  
     另外,如果你的/tmp目錄不夠大,可能還要修改hadoop.tmp.dir屬性。


     第2步. 增加ssh不輸入密碼即可登陸。

       因爲Hadoop需要不用輸入密碼的ssh來進行調度,在不su的狀態下,在自己的home目錄運行ssh-keygen -t rsa ,然後一路回車生成密鑰,再進入.ssh目錄,cp id_rsa.pub authorized_keys
       詳細可以man 一下ssh, 此時執行ssh hadoopserver,不需要輸入任何密碼就能進入了。

     3.格式化namenode,執行
     bin/hadoop namenode -format

     4.啓動Hadoop
        執行hadoop/bin/start-all.sh, 在本機啓動namenode,datanode,jobtracker,tasktracker
  
     5.現在將待查找的log文件放入hdfs,。
        執行hadoop/bin/hadoop dfs 可以看到它所支持的文件操作指令。
        執行hadoop/bin/hadoop dfs put log文件所在目錄 in ,則log文件目錄已放入hdfs的/user/user-name/in 目錄中

     6.現在來執行Grep操作
         hadoop/bin/hadoop demo.hadoop.HadoopGrep in out
         查看hadoop/logs/裏的運行日誌,重新執行前。運行hadoop/bin/hadoop dfs rmr out 刪除out目錄。

     7.運行hadoop/bin/stop-all.sh 結束

     3.3 集羣運行模式
     假設已執行完3.2的配置,假設第2臺機器名是hadoopserver2
     1.創建與hadoopserver同樣的執行用戶,將hadoop解壓到相同的目錄。

     2.同樣的修改haoop-env.sh中的JAVA_HOME 及修改與3.2同樣的hadoop-site.xml

     3. 將hadoopserver中的/home/username/.ssh/authorized_keys 複製到hadoopserver2,保證hadoopserver可以無需密碼登陸hadoopserver2
        scp /home/username/.ssh/authorized_keys  username@hadoopserver2:/home/username/.ssh/authorized_keys

     4.修改hadoop-server的hadoop/conf/slaves文件, 增加集羣的節點,將localhost改爲
       hadoop-server
       hadoop-server2

     5.在hadoop-server執行hadoop/bin/start-all.sh
      將會在hadoop-server啓動namenode,datanode,jobtracker,tasktracker
      在hadoop-server2啓動datanode 和tasktracker
  
     6.現在來執行Grep操作
        hadoop/bin/hadoop demo.hadoop.HadoopGrep in out
       重新執行前,運行hadoop/bin/hadoop dfs rmr out 刪除out目錄

     7.運行hadoop/bin/stop-all.sh 結束。
    

四、效率
       經測試,Hadoop並不是萬用靈丹,很取決於文件的大小和數量,處理的複雜度以及羣集機器的數量,相連的帶寬,當以上四者並不大時,hadoop優勢並不明顯。
       比如,不用hadoop用java寫的簡單grep函數處理100M的log文件只要4秒,用了hadoop local的方式運行是14秒,用了hadoop單機集羣的方式是30秒,用雙機集羣10M網口的話更慢,慢到不好意思說出來的地步。

 
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