大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

大數(shù)據(jù)處理技術(shù)科信辦劉偉2014年4月第一節(jié)Mapreduce編程模型第二節(jié)hadoopHDFS原理第三節(jié)nosql之hbase第一節(jié)Mapreduce編程模型1.技術(shù)背景2.mapreduce的概念3.mapreduce的編程模型原理4mapreduce工作流程5.mapreduce的局限1.技術(shù)背景：分布式并行計(jì)算是大數(shù)據(jù)（pb）處理的有效方法，編寫正確高效的大規(guī)模并行分布式程序是計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域的難題。并行計(jì)算的模型、計(jì)算任務(wù)分發(fā)、計(jì)算機(jī)結(jié)果合并、計(jì)算節(jié)點(diǎn)的通訊、計(jì)算節(jié)點(diǎn)的負(fù)載均衡、計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)容錯(cuò)處理、節(jié)點(diǎn)文件的管理等方面都要考慮。為了解決上述復(fù)雜的問(wèn)題，谷歌設(shè)計(jì)一個(gè)新的抽象模型，使用這個(gè)抽象模型，普通程序員只要表述他們想要執(zhí)行的簡(jiǎn)單運(yùn)算即可，而不必關(guān)心并行計(jì)算、容錯(cuò)、數(shù)據(jù)分布、負(fù)載均衡等復(fù)雜的細(xì)節(jié)，這些問(wèn)題都被封裝了，交個(gè)了后臺(tái)程序來(lái)處理。這個(gè)模型就是mapreduce。谷歌2004年公布的mapreduce編程模型，在工業(yè)界、學(xué)術(shù)界產(chǎn)生巨大影響，以至于談大數(shù)據(jù)必談mapreduce。工業(yè)界試圖做的事情就是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠媲美或者比Googlemapreduce更好的系統(tǒng)，多年的努力下來(lái)，Hadoop（開(kāi)源）脫穎而出，成為外界實(shí)現(xiàn)MapReduce計(jì)算模型事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，圍繞著Hadoop，已經(jīng)形成了一個(gè)龐大的生態(tài)系統(tǒng)。2.mapreduce的概念：MapReduce是一個(gè)編程模型，一個(gè)處理和生成超大數(shù)據(jù)集的算法模型的相關(guān)實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)單的一句話解釋MapReduce就是“任務(wù)的分解與結(jié)果的匯總”。mapreduce成功的最大因素是它簡(jiǎn)單的編程模型。程序員只要按照這個(gè)框架的要求，設(shè)計(jì)map和reduce函數(shù)，剩下的工作，如分布式存儲(chǔ)、節(jié)點(diǎn)調(diào)度、負(fù)載均衡、節(jié)點(diǎn)通訊、容錯(cuò)處理和故障恢復(fù)都由mapreduce框架（比如hadoop）自動(dòng)完成，設(shè)計(jì)的程序有很高的擴(kuò)展性。3.mapreduce的編程模型原理：開(kāi)發(fā)人員用兩個(gè)函數(shù)表達(dá)這個(gè)計(jì)算：Map和Reduce。即：(input)<k1,v1>====>map(k1,v1)->list(k2,v2)===>

combine---><k2,v2[List]>=>

reduce(k2,list(v2))->list(v2)

>(output)單詞統(tǒng)計(jì)單詞聽(tīng)統(tǒng)計(jì)ma涼p(寄St油ri打ng挑k勢(shì)ey券,孔St嘩ri咸ng歸v使al私ue略):透/悠/泛ke脈y:逃d顛oc悲um稅en戰(zhàn)t毒na末me妖/斜/瞞va折lu遍e:喬d乒oc寺um嬌en誓t致co鼻nt鎮(zhèn)en昆ts必f榨or軟e雕ac饅h雜wo雁rd征w先i軋n怕va寨lu破e:之E艷mi贊tI就nt汽er劈燕me工di邁at黨e(挖w,窩“病1″妨);re泛du亞ce首(S今tr分in仔g(shù)驕ke針y,杜I丈te咬ra殿to鴉r啊va稠lu覽es愧):姨/拳/轉(zhuǎn)ke雄y:困a俗w鴿or籮d顧//信v富al基ue鞭s:稿a稍l粘is墓t繭of筍c釘ou消nt帥s候in帆t莫re軌su腐lt沿=娘0哄;愈fo藝r說(shuō)ea數(shù)ch梳v振i蟻n昏va片lu拿es喝:絲式re茫su夏lt悠+耗=步Pa斤rs剝eI會(huì)nt錢(v舌);肚E抓mi忙t(虹As廳St如ri拒ng司(r珠es擔(dān)ul針t)鞏);一共惰分為ma伴p（分哨解）sh年uf顯fl紡e（洗顫牌）re肚du舍ce（歸物并）三策個(gè)階痕段。ma械p階段碗，每院個(gè)節(jié)纖點(diǎn)調(diào)鮮用程貸序員距編寫經(jīng)的ma中p函數(shù)浴，作端用于剃每一纏個(gè)在生此節(jié)棉點(diǎn)存遙放的關(guān)鍵值污對(duì)，ma均p函數(shù)箭的輸鈔出同旨樣是營(yíng)一些斗鍵值修對(duì)，水中間琴結(jié)果倦進(jìn)入sh慣uf滾fl鎖e階段示，sh數(shù)uf捧fl磚e系統(tǒng)唯自動(dòng)糞完成莫，程陪序員錦無(wú)須詳也無(wú)雅法控男制，sh鼻uf賽fl模e階段咱會(huì)把諒所有竟中間混結(jié)果扯里的周鍵相照同的乞所有姿鍵-值對(duì)蕉通過(guò)泥網(wǎng)絡(luò)劣傳遞獵給同疲一個(gè)瓦目標(biāo)潛節(jié)點(diǎn)明。在恢最后心的re付du碧ce階段引，每民個(gè)節(jié)讀點(diǎn)會(huì)焦對(duì)所嘗有鍵脫相同住的鍵申值對(duì)省調(diào)用宰程序擾員編棄寫的re桂du她ce函數(shù)帖，輸參出最母終結(jié)艙果。4.栽m幟ap畝re銹du酷ce工作暑流程Ma只p階段揚(yáng)：數(shù)桶據(jù)經(jīng)釀過(guò)分刻片化慘成M個(gè)數(shù)未據(jù)集教，每左個(gè)數(shù)稱據(jù)集織由一辰個(gè)ma郊pe儀r節(jié)點(diǎn)找經(jīng)過(guò)ma獲p函數(shù)爹處理即成ke養(yǎng)y-岡va階lu倍e對(duì)形睬式的頂數(shù)據(jù)囑集。Sh蜓uf吸fl族e(cuò)階段霧：ma鼠p輸出窗的結(jié)歇果放呈在ma請(qǐng)pe貫r節(jié)點(diǎn)徒本地臺(tái)內(nèi)存毫緩存枝區(qū)，融緩存額區(qū)先兄按照ke浙y進(jìn)行支分區(qū)就（如秋果有R個(gè)re甜du早ce鍬r，ha填sh（ke庸y）mo馬d翼R分成R個(gè)分秤區(qū)，府初步濕劃分樣）、權(quán)分區(qū)餓內(nèi)對(duì)ke濫y排序傅（排錢序后核可附林加co泄mb拉in墳er合并道操作宏，減觸少寫焰磁盤垮數(shù)據(jù)閣量）酬，緩另沖區(qū)駕快要旅溢出超時(shí)，帝溢寫氏文件勵(lì)，多蛇個(gè)溢務(wù)寫文合件合銷并，鹿合并油過(guò)程丟再次剖排序地（排桂序后壺可附堵加co紋mb私in蛋er合并康操作屯），戶最后桶形成野一個(gè)儀已經(jīng)述分區(qū)航的、那已經(jīng)桂排序撕（對(duì)ke奪y的排舟序）禽的文交件。Re管du導(dǎo)ce端會(huì)咳把屬販于本地區(qū)的紅數(shù)據(jù)穗取（fe綁tc廈h）到?jīng)r內(nèi)存唱，進(jìn)雜行合般并，鵲合并帖過(guò)程曲再次剪排序妨，緩擺沖區(qū)言快要盟溢出涌時(shí)，累溢寫迅文件眾，多枕個(gè)溢修寫文漫件合看并，墨合并罷過(guò)程蟲(chóng)再次未排序柄，合宵并為由更大糊的排訊序文破件，題最終慚實(shí)現(xiàn)re蔽du獄ce輸入違數(shù)據(jù)卡是經(jīng)嬸過(guò)排寸序（叛對(duì)ke剩y的排聯(lián)序）成的數(shù)訴據(jù)。逆有r個(gè)re剃du紅ce黎,就有r個(gè)結(jié)來(lái)果。其實(shí)竄不管瓣在ma臘p端還涂是re窮du惰ce端，Ma弱pR燭ed美uc耀e都是存反復(fù)彼地執(zhí)察行排饑序，孕合并屬操作再，所星以說(shuō)鈔：ma引pr母ed灘uc非e是大踏數(shù)據(jù)照處理才的靈造魂，排序橫是ma繼pr稠ed壁uc壞e的靈秧魂。Re讓du轟ce階段制：最竟后一石次合腿并的輩數(shù)據(jù)發(fā)總是椒直接疼送到Re易du徹ce函數(shù)盤那里壇，Re筍du濱ce函數(shù)州會(huì)作罵用在靜排序畢輸入羞的每培一個(gè)ke言y-浙li亡st（va掩lu恒e）上炕，最吹后的擦輸出ke未y-具va崗lu膊e對(duì)被悔直接冶寫到HD販FS上（船分布祝式文疤件系拼統(tǒng)）蜜。5.例ma抹pr偽ed趕uc癥e的局云限一個(gè)ma姥pr路ed疤uc疏e任務(wù)瓜的瓶飽頸往勺往在連中間癢的sh修uf惰fl煉e階段厘。啟動(dòng)捧開(kāi)銷俯大，漫簡(jiǎn)單部任務(wù)鄰也要蒸盡力ma鐮p-衛(wèi)sh蝴uf貪fl測(cè)e-盲re即dc選uc低e三個(gè)版階段齊，無(wú)庫(kù)法實(shí)逼時(shí)響膀應(yīng)。蘭只能豆處理庭靜態(tài)元數(shù)據(jù)鋤，對(duì)客于變捧化快五的數(shù)夠據(jù)無(wú)滲能為吸力。ma鏈pr呈ed震uc位e的系預(yù)統(tǒng)實(shí)都現(xiàn)是適谷歌浮的機(jī)部密，昏據(jù)說(shuō)20租07年谷巖歌ma伶pr醒ed飽uc耳e版本啄比20布12年ha嗎do要op快一閱個(gè)數(shù)初量級(jí)輩。Ha皂do舊op的ma而pr旅ed跌uc園e框架派在20蓬13年升機(jī)級(jí)ma架pr農(nóng)ed嗓uc四eV麻2，ya充rn。第二吧節(jié)HD膀FS挺(h流ad期oo探p分布敏式文騰件系靜統(tǒng))1.三個(gè)勒部分:客戶鳴端、na藥me洗se筋rv宣er（可節(jié)理解芳為主物控和粉文件擴(kuò)索引,類似li雞nu帝x的in刷od創(chuàng)e）、da伏ta腸no捷de（存春放實(shí)躍際數(shù)綿據(jù)）2、如鹽何寫驕數(shù)據(jù)退過(guò)程2、如霜何寫百數(shù)據(jù)鴨過(guò)程2、如羊何寫親數(shù)據(jù)災(zāi)過(guò)程3、讀縮慧取數(shù)狼據(jù)過(guò)纏程4、容老錯(cuò)：熱第一庸部分呈：故碎障類嘩型及功其檢鄙測(cè)方爛法（no洞de男se盯rv密er故障糧，和冤網(wǎng)絡(luò)從故障姐，和程臟數(shù)兇據(jù)問(wèn)敲題）4、容賤錯(cuò)：棗第一蒙部分榴：故漲障類河型及涂其檢賽測(cè)方板法（no竟de呼se仁rv樸er故障拔，和摩網(wǎng)絡(luò)鞭故障卷，和賓臟數(shù)誓據(jù)問(wèn)揚(yáng)題）5、容交錯(cuò)第歇二部驢分：煎讀寫患容錯(cuò)6、容拍錯(cuò)第船三部毛分：da鑄ta緣瑞No看de失效7、備腫份規(guī)結(jié)則8、結(jié)總束語(yǔ)第三賺節(jié)no濫sq斑l—籮—h堂ba會(huì)se為什濱么要貫用HB叫as熟e別?1.數(shù)據(jù)單集成氏長(zhǎng)為tb和pb級(jí)2.橫向邀擴(kuò)展烏（增辜加節(jié)凈點(diǎn)）征比擴(kuò)凳容便盡宜，菊通過(guò)鴿添加何節(jié)點(diǎn)耽即可鏡適應(yīng)訂數(shù)據(jù)低的持丘續(xù)增弄長(zhǎng)*出于屑同樣違的原牢因,我們枯需要Ha濁do巾op僅,但有中時(shí)Ha補(bǔ)do兼op是不宵夠的3.需要折支持弄隨機(jī)病讀取暑和隨辨機(jī)寫念入4,傳統(tǒng)摧數(shù)據(jù)刷庫(kù)擴(kuò)愧容很晌昂貴南，而可且數(shù)劈燕據(jù)很揮難分體發(fā)（歡分布太式計(jì)無(wú)算）HB散as是e是什言么??分布像式?列式固數(shù)據(jù)烏庫(kù)?多維?高可催用性?高性糧能?存儲(chǔ)障系統(tǒng)目標(biāo)掠：十瘋億行停*數(shù)怨百萬(wàn)緒列*估成千塵上萬(wàn)蓄的版允本Pb級(jí)數(shù)繁據(jù)分歪布在嫌成千襯上萬(wàn)舟的服握務(wù)器言節(jié)點(diǎn)打上HB忙as師e不是…不是蕉傳統(tǒng)拴的SQ棍L數(shù)據(jù)鑒庫(kù)——沒(méi)有巷連接,沒(méi)有幣查詢貌引擎,沒(méi)有族類型,沒(méi)有SQ災(zāi)L——有事亮務(wù)和嘗二級(jí)卵索引竹，但敬這些季是插灰件,而不絮是HB松as樣e的核搏心部熊分?作為RD眠BM漂S的替尚代?必須迷了解RD鵝BM霸S相反撇的模街式——非標(biāo)嶼準(zhǔn)的市數(shù)據(jù)——表格留很寬,數(shù)據(jù)獻(xiàn)分布榨稀疏HB示as丙e是如竭何工涉作的詳呢?兩種獲類型巷的HB脆as判e節(jié)點(diǎn):Ma盾st怨er管理炸節(jié)點(diǎn)澡和Re臉gi某on蠢Se部rv婚er分區(qū)極節(jié)點(diǎn)?m還as養(yǎng)te務(wù)r（只墓有一寇個(gè)管搜理節(jié)挽點(diǎn)）——管理譯集群掃的操股作?任務(wù)呼調(diào)度濕、負(fù)株載平隔衡、承數(shù)據(jù)追分裂——它不毅負(fù)責(zé)是讀/寫數(shù)明據(jù)——通過(guò)Zo診oK味ee酸pe爪r形an獻(xiàn)d緊st邪an銅db示ys（備觀用服籃務(wù)器霉）實(shí)董現(xiàn)高樓度可鄰用性?R晚eg陸io悅nS搞er敏ve紗r(一個(gè)隔或多掌個(gè))——存表威格的釋節(jié)點(diǎn)跪：執(zhí)組行讀紹取、濤緩沖憑寫——與客獨(dú)戶端擾直接軟點(diǎn)對(duì)型點(diǎn)進(jìn)雪行讀/寫HB摩as貨e表?一個(gè)HB淺as添e集群秩是由核任意燥數(shù)量熟的用上戶定免義的逼表組躺成?表模歇式只蘆定義愧列族——每個(gè)侵列族陽(yáng)包含轉(zhuǎn)任意散數(shù)量吹的列——每一鏟列包抽含任脹意數(shù)醒量的基版本——列只苗在插漸入時(shí)趁才產(chǎn)侍生,空值話不占車用空調(diào)間——除了松表名乞和列菜族名膠外，說(shuō)所有估的數(shù)嚷?lián)寄亲窒?jié)存塔儲(chǔ)——表中囑的行波已被述排序升，順猴序存牛儲(chǔ)——列族霸里列黨也被掀排序李，順舌序存壞儲(chǔ)(表、行、列狡族、列,時(shí)間華戳)值HB卷as腐e表數(shù)板據(jù)結(jié)丙構(gòu)?一張封表里雪行的蛾映射匪與其掘列族鵝是一簽個(gè)有嬸序映壓射關(guān)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