MapReduce入門實戰

2022 年 8 月 14 日
筆記
拉勾訓練營

MapReduce 思想

MapReduce 是 Google 提出的一個軟件架構，用於大規模數據集的並行運算。概率「Map(映射)」和「Reduce（歸約）」以及它們的思想都是從函數式編程語言借鑒的，還有從矢量編程語言借來的特性。

當前的軟件實現是指定一個「Map」函數，用來把一組鍵值對映射成一組新的鍵值對，指定並發的「Reduce」函數，用來保證所有映射的鍵值對中的每一個都共享相同的鍵組。

Hadoop MapReduce 的任務過程分為兩個階段：

Map 階段：把大任務分解為若干個小任務來並行處理。這些任務可以並行計算，彼此之間沒有依賴關係。
Reduce 階段：對 map 階段的結果進行全局匯總。

Hadoop 序列化

為什麼要序列化？

序列化是我們通過網絡通信傳輸數據時或者把對象持久化到文件，需要把對象序列化成二進制的結構。

觀察源碼時發現自定義 Mapper 類與自定義 Reducer 類都有泛型類約束，比如自定義 Mapper 有四個泛型參數，但是都不是 Java 基本類型。

為什麼 Hadoop 要選擇建立自己的序列化格式而不使用 java 自帶 serializable？

序列化在分佈式程序中非常重要，在 Hadoop 中，集群中多個節點的進程間的通信是通過 RPC（遠程過程調用：RemoteProcedureCall）實現；RPC 將消息序列化成二進制流發送到遠程節點，遠程節點再將接收到的二進制數據反序列化為原始的消息，因此 RPC 往往追求如下特點：
- 數據更緊湊，能充分利用網絡帶寬資源
- 快速:序列化和反序列化的性能開銷更低
Hadoop 使用的是自己的序列化格式 Writable,它比 java 的序列化 serialization 更緊湊速度更快。一個對象使用 Serializable 序列化後，會攜帶很多額外信息比如校驗信息，Header,繼承體系等

Java 基本類型與 Hadoop 常用序列化類型

Java 基本類型	Hadoop Writable 類型
boolean	BooleanWritable
byte	ByteWritable
int	IntWritable
float	FloatWritable
long	LongWritable
double	DoubleWritable
String	Text
map	MapWritable
array	ArrayWritable

基本的序列化類型往往不能滿足需求，比如我們常常需要傳遞一些自定義的 bean 對象。在 Hadoop 中為了實現自定義對象序列化需要實現 Writable 接口。

實現 Writable 接口
有無參構造函數
重寫序列化 write 方法和反序列化 readFields 方法。（注意序列化和反序列化的字段順序必須完全一致）
如果自定義 Bean 對象需要放在 Mapper 輸出 KV 中的 K 裏面，那麼該對象還需要實現 Comparable 接口，因為 MapReduce 框架中的 Shuffle 過程要求 key 必須能排序

案例實戰

需求：下面有一個水果攤老闆的一個售賣記錄，這三列分別是：水果名稱、水果重量、還有總價。我們需要統計每個水果的總重量和重價。

蘋果 3 12
李子 4 8
蘋果 2 8
桃子 4 20
香蕉 2 4
火龍果 1 4

配置 Hadoop 環境變量
導入 maven 依賴

<dependency>
      <groupId>org.apache.hadoop</groupId>
      <artifactId>hadoop-common</artifactId>
      <version>${hadoop-version}</version>
  </dependency>
  <dependency>
      <groupId>org.apache.hadoop</groupId>
      <artifactId>hadoop-client</artifactId>
      <version>${hadoop-version}</version>
  </dependency>
  <dependency>
      <groupId>org.apache.hadoop</groupId>
      <artifactId>hadoop-hdfs</artifactId>
      <version>${hadoop-version}</version>
  </dependency>

編寫保存售賣記錄的實體類

@Setter
@Getter
public class FruitsRecord implements Writable {

    private int weight;

    private double totalPrice;

    @Override
    public void write(DataOutput out) throws IOException {
        out.writeInt(weight);
        out.writeDouble(totalPrice);
    }

    @Override
    public void readFields(DataInput in) throws IOException {
        this.weight = in.readInt();
        this.totalPrice = in.readDouble();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "FruitsRecord{" +
                "weight=" + weight +
                ", totalPrice=" + totalPrice +
                '}';
    }
}

編寫 Mapper 類

import com.mmc.hadoop.bean.FruitsRecord;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;

import java.io.IOException;

public class FruitsMapper extends Mapper<LongWritable,Text,Text, FruitsRecord> {


    @Override
    protected void map(LongWritable key, Text value, Mapper<LongWritable, Text, Text, FruitsRecord>.Context context) throws IOException, InterruptedException {
        //獲取一行的數據
        String line = value.toString();

        String[] fields = line.split(" ");

        Text outKey= new Text(fields[0]);
        FruitsRecord fruitsRecord=new FruitsRecord();
        fruitsRecord.setWeight(Integer.parseInt(fields[1]));
        fruitsRecord.setTotalPrice(Double.parseDouble(fields[2]));

        context.write(outKey,fruitsRecord);
    }
}

編寫 Reduce 類

import com.mmc.hadoop.bean.FruitsRecord;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;

import java.io.IOException;

public class FruitsReducer extends Reducer<Text, FruitsRecord,Text,FruitsRecord>  {


    @Override
    protected void reduce(Text key, Iterable<FruitsRecord> values, Reducer<Text, FruitsRecord, Text, FruitsRecord>.Context context) throws IOException, InterruptedException {
        int totalWeight = 0;
        double totalPrice =0;

        for (FruitsRecord fruitsRecord : values){
            totalWeight += fruitsRecord.getWeight();
            totalPrice+= fruitsRecord.getTotalPrice();
        }

        FruitsRecord fruitsRecord = new FruitsRecord();
        fruitsRecord.setWeight(totalWeight);
        fruitsRecord.setTotalPrice(totalPrice);

        context.write(key, fruitsRecord);

    }
}

編寫 Driver 類

import com.mmc.hadoop.bean.FruitsRecord;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;

import java.io.IOException;

public class FruitsDriver {

    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException, ClassNotFoundException {
//        System.setProperty("java.library.path","d://");
        Configuration conf = new Configuration();
        Job job=Job.getInstance(conf,"FruitsDriver");

        //指定本程序的jar包所在的路徑
        job.setJarByClass(FruitsDriver.class);

        //指定本業務job要使用的mapper/Reducer業務類
        job.setMapperClass(FruitsMapper.class);
        job.setReducerClass(FruitsReducer.class);

        //指定mapper輸出數據的kv類型
        job.setMapOutputKeyClass(Text.class);
        job.setMapOutputValueClass(FruitsRecord.class);

        //指定reduce輸出數據的kv類型
        job.setOutputKeyClass(Text.class);
        job.setOutputValueClass(FruitsRecord.class);

        //指定job的輸入文件目錄和輸出目錄
        FileInputFormat.setInputPaths(job,new Path(args[0]));
        FileOutputFormat.setOutputPath(job,new Path(args[1]));

        boolean result = job.waitForCompletion(true);
        System.exit( result ? 0: 1);

    }
}

總結：

Mapper 裏面，Mapper 類的四個泛型分別為入參的 KV 和出參的 KV。Reduce 裏面的也有4個泛型，分別為入參的KV和出參的KV。Reduce入參的 KV 與 Mapper 裏面出參的 KV 類型是對應的。只不過 Reduce 的入參的 Value 類型是集合類型的。

時序圖如下：

運行任務

本地模式

直接在 IDEA 中運行驅動類即可。因為程序里輸入文件路徑和輸出文件路徑是取的 main 函數里的 args。所以運行的時候需要指定參數。

遇到的問題

問題 1：

問題 2:創建目錄錯誤

org.apache.hadoop.io.nativeio.NativeIO$Windows.createDirectoryWithMode0(Ljava/lang/String

解決方案：
兩個問題都是 windows 的 hadoop/bin 目錄下缺少文件導致的。文件下載路徑：//github.com/cdarlint/winutils

找到對應版本的 hadoop.dll 和 winutils.exe 下載下來放到 hadoop/bin 目錄下。
C: windows\System32 放入 hadoop.dll 文件
重啟電腦

輸出目錄：

打開結果文件 part-r-00000：

李子	FruitsRecord{weight=4, totalPrice=8.0}
桃子	FruitsRecord{weight=4, totalPrice=20.0}
火龍果	FruitsRecord{weight=1, totalPrice=4.0}
蘋果	FruitsRecord{weight=5, totalPrice=20.0}
香蕉	FruitsRecord{weight=2, totalPrice=4.0}

Yarn 集群模式

把程序打包成 jar 包，上傳到 linux
將測試的 txt 上傳到 HDFS 上面
啟動 Hadoop 集群
使用 Hadoop 命令提交任務運行

hadoop jar wc.jar com.mmc.hadoop.FruitsDriver
/user/input /user/output

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