[TOC] # MAPREDUCE加强 ## 1. 自定义inputFormat ### 1.1 需求 > 无论hdfs还是mapreduce,对于小文件都有损效率,实践中,又难免面临处理大量小文件的场景,此时,就需要有相应解决方案 ### 1.2 分析 > 小文件的优化无非以下几种方式: 1) 在数据采集的时候,就将小文件或小批数据合成大文件再上传HDFS 2) 在业务处理之前,在HDFS上使用mapreduce程序对小文件进行合并 3) 在mapreduce处理时,可采用combineInputFormat提高效率 ### 1.3 实现 > 本节实现的是上述第二种方式 > 程序的核心机制: > 自定义一个InputFormat > 改写RecordReader,实现一次读取一个完整文件封装为KV > 在输出时使用SequenceFileOutPutFormat输出合并文件 > 代码如下: > 自定义InputFromat ~~~ public class WholeFileInputFormat extends FileInputFormat<NullWritable, BytesWritable> { //设置每个小文件不可分片,保证一个小文件生成一个key-value键值对 @Override protected boolean isSplitable(JobContext context, Path file) { return false; } @Override public RecordReader<NullWritable, BytesWritable> createRecordReader( InputSplit split, TaskAttemptContext context) throws IOException, InterruptedException { WholeFileRecordReader reader = new WholeFileRecordReader(); reader.initialize(split, context); return reader; } } ~~~ > 自定义RecordReader ~~~ class WholeFileRecordReader extends RecordReader<NullWritable, BytesWritable> { private FileSplit fileSplit; private Configuration conf; private BytesWritable value = new BytesWritable(); private boolean processed = false; @Override public void initialize(InputSplit split, TaskAttemptContext context) throws IOException, InterruptedException { this.fileSplit = (FileSplit) split; this.conf = context.getConfiguration(); } @Override public boolean nextKeyValue() throws IOException, InterruptedException { if (!processed) { byte[] contents = new byte[(int) fileSplit.getLength()]; Path file = fileSplit.getPath(); FileSystem fs = file.getFileSystem(conf); FSDataInputStream in = null; try { in = fs.open(file); IOUtils.readFully(in, contents, 0, contents.length); value.set(contents, 0, contents.length); } finally { IOUtils.closeStream(in); } processed = true; return true; } return false; } @Override public NullWritable getCurrentKey() throws IOException, InterruptedException { return NullWritable.get(); } @Override public BytesWritable getCurrentValue() throws IOException, InterruptedException { return value; } @Override public float getProgress() throws IOException { return processed ? 1.0f : 0.0f; } @Override public void close() throws IOException { // do nothing } } ~~~ > 定义mapreduce处理流程 ~~~ public class SmallFilesToSequenceFileConverter extends Configured implements Tool { static class SequenceFileMapper extends Mapper<NullWritable, BytesWritable, Text, BytesWritable> { private Text filenameKey; @Override protected void setup(Context context) throws IOException, InterruptedException { InputSplit split = context.getInputSplit(); Path path = ((FileSplit) split).getPath(); filenameKey = new Text(path.toString()); } @Override protected void map(NullWritable key, BytesWritable value, Context context) throws IOException, InterruptedException { context.write(filenameKey, value); } } @Override public int run(String[] args) throws Exception { Configuration conf = new Configuration(); System.setProperty("HADOOP_USER_NAME", "hdfs"); String[] otherArgs = new GenericOptionsParser(conf, args) .getRemainingArgs(); if (otherArgs.length != 2) { System.err.println("Usage: combinefiles <in> <out>"); System.exit(2); } Job job = Job.getInstance(conf,"combine small files to sequencefile"); // job.setInputFormatClass(WholeFileInputFormat.class); job.setOutputFormatClass(SequenceFileOutputFormat.class); job.setOutputKeyClass(Text.class); job.setOutputValueClass(BytesWritable.class); job.setMapperClass(SequenceFileMapper.class); return job.waitForCompletion(true) ? 0 : 1; } public static void main(String[] args) throws Exception { int exitCode = ToolRunner.run(new SmallFilesToSequenceFileConverter(), args); System.exit(exitCode); } } ~~~ ## 2. 自定义outputFormat ### 2.1 需求 > 现有一些原始日志需要做增强解析处理,流程: 1) 从原始日志文件中读取数据 2) 根据日志中的一个URL字段到外部知识库中获取信息增强到原始日志 3) 如果成功增强,则输出到增强结果目录;如果增强失败,则抽取原始数据中URL字段输出到待爬清单目录 ### 2.2 分析 > 程序的关键点是要在一个mapreduce程序中根据数据的不同输出两类结果到不同目录,这类灵活的输出需求可以通过自定义outputformat来实现 ### 2.3 实现 > 实现要点: 1) 在mapreduce中访问外部资源 2) 自定义outputformat,改写其中的recordwriter,改写具体输出数据的方法write() > 代码实现如下: > 数据库获取数据的工具 ~~~ public class DBLoader { public static void dbLoader(HashMap<String, String> ruleMap) { Connection conn = null; Statement st = null; ResultSet res = null; try { Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://hdp-node01:3306/urlknowledge", "root", "root"); st = conn.createStatement(); res = st.executeQuery("select url,content from urlcontent"); while (res.next()) { ruleMap.put(res.getString(1), res.getString(2)); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { try{ if(res!=null){ res.close(); } if(st!=null){ st.close(); } if(conn!=null){ conn.close(); } }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) { DBLoader db = new DBLoader(); HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>(); db.dbLoader(map); System.out.println(map.size()); } } ~~~ > 自定义一个outputformat ~~~ public class LogEnhancerOutputFormat extends FileOutputFormat<Text, NullWritable>{ @Override public RecordWriter<Text, NullWritable> getRecordWriter(TaskAttemptContext context) throws IOException, InterruptedException { FileSystem fs = FileSystem.get(context.getConfiguration()); Path enhancePath = new Path("hdfs://hdp-node01:9000/flow/enhancelog/enhanced.log"); Path toCrawlPath = new Path("hdfs://hdp-node01:9000/flow/tocrawl/tocrawl.log"); FSDataOutputStream enhanceOut = fs.create(enhancePath); FSDataOutputStream toCrawlOut = fs.create(toCrawlPath); return new MyRecordWriter(enhanceOut,toCrawlOut); } static class MyRecordWriter extends RecordWriter<Text, NullWritable>{ FSDataOutputStream enhanceOut = null; FSDataOutputStream toCrawlOut = null; public MyRecordWriter(FSDataOutputStream enhanceOut, FSDataOutputStream toCrawlOut) { this.enhanceOut = enhanceOut; this.toCrawlOut = toCrawlOut; } @Override public void write(Text key, NullWritable value) throws IOException, InterruptedException { //有了数据,你来负责写到目的地 —— hdfs //判断,进来内容如果是带tocrawl的,就往待爬清单输出流中写 toCrawlOut if(key.toString().contains("tocrawl")){ toCrawlOut.write(key.toString().getBytes()); }else{ enhanceOut.write(key.toString().getBytes()); } } @Override public void close(TaskAttemptContext context) throws IOException, InterruptedException { if(toCrawlOut!=null){ toCrawlOut.close(); } if(enhanceOut!=null){ enhanceOut.close(); } } } } ~~~ > 开发mapreduce处理流程 ~~~ /** * 这个程序是对每个小时不断产生的用户上网记录日志进行增强(将日志中的url所指向的网页内容分析结果信息追加到每一行原始日志后面) * * @author * */ public class LogEnhancer { static class LogEnhancerMapper extends Mapper<LongWritable, Text, Text, NullWritable> { HashMap<String, String> knowledgeMap = new HashMap<String, String>(); /** * maptask在初始化时会先调用setup方法一次 利用这个机制,将外部的知识库加载到maptask执行的机器内存中 */ @Override protected void setup(org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper.Context context) throws IOException, InterruptedException { DBLoader.dbLoader(knowledgeMap); } @Override protected void map(LongWritable key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException { String line = value.toString(); String[] fields = StringUtils.split(line, "\t"); try { String url = fields[26]; // 对这一行日志中的url去知识库中查找内容分析信息 String content = knowledgeMap.get(url); // 根据内容信息匹配的结果,来构造两种输出结果 String result = ""; if (null == content) { // 输往待爬清单的内容 result = url + "\t" + "tocrawl\n"; } else { // 输往增强日志的内容 result = line + "\t" + content + "\n"; } context.write(new Text(result), NullWritable.get()); } catch (Exception e) { } } } public static void main(String[] args) throws Exception { Configuration conf = new Configuration(); Job job = Job.getInstance(conf); job.setJarByClass(LogEnhancer.class); job.setMapperClass(LogEnhancerMapper.class); job.setOutputKeyClass(Text.class); job.setOutputValueClass(NullWritable.class); // 要将自定义的输出格式组件设置到job中 job.setOutputFormatClass(LogEnhancerOutputFormat.class); FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path(args[0])); // 虽然我们自定义了outputformat,但是因为我们的outputformat继承自fileoutputformat // 而fileoutputformat要输出一个_SUCCESS文件,所以,在这还得指定一个输出目录 FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(args[1])); job.waitForCompletion(true); System.exit(0); } } ~~~ ## 3. 自定义GroupingComparator ### 3.1 需求 > 有如下订单数据 | 订单id | 商品id | 成交金额 | --- | --- |--- | | Order_0000001| Pdt_01| 222.8| | Order_0000001| Pdt_05| 25.8| | Order_0000002| Pdt_03| 522.8| | Order_0000002| Pdt_04| 122.4| | Order_0000002| Pdt_05| 722.4| | Order_0000003| Pdt_01| 222.8| > 现在需要求出每一个订单中成交金额最大的一笔交易 ### 3.2 分析 1) 利用“订单id和成交金额”作为key,可以将map阶段读取到的所有订单数据按照id分区,按照金额排序,发送到reduce 2) 在reduce端利用groupingcomparator将订单id相同的kv聚合成组,然后取第一个即是最大值 ### 3.3 实现 > 自定义groupingcomparator ~~~ /** * 用于控制shuffle过程中reduce端对kv对的聚合逻辑 * @author duanhaitao@itcast.cn * */ public class ItemidGroupingComparator extends WritableComparator { protected ItemidGroupingComparator() { super(OrderBean.class, true); } @Override public int compare(WritableComparable a, WritableComparable b) { OrderBean abean = (OrderBean) a; OrderBean bbean = (OrderBean) b; //将item_id相同的bean都视为相同,从而聚合为一组 return abean.getItemid().compareTo(bbean.getItemid()); } } ~~~ > 定义订单信息bean ~~~ /** * 订单信息bean,实现hadoop的序列化机制 * @author duanhaitao@itcast.cn * */ public class OrderBean implements WritableComparable<OrderBean>{ private Text itemid; private DoubleWritable amount; public OrderBean() { } public OrderBean(Text itemid, DoubleWritable amount) { set(itemid, amount); } public void set(Text itemid, DoubleWritable amount) { this.itemid = itemid; this.amount = amount; } public Text getItemid() { return itemid; } public DoubleWritable getAmount() { return amount; } @Override public int compareTo(OrderBean o) { int cmp = this.itemid.compareTo(o.getItemid()); if (cmp == 0) { cmp = -this.amount.compareTo(o.getAmount()); } return cmp; } @Override public void write(DataOutput out) throws IOException { out.writeUTF(itemid.toString()); out.writeDouble(amount.get()); } @Override public void readFields(DataInput in) throws IOException { String readUTF = in.readUTF(); double readDouble = in.readDouble(); this.itemid = new Text(readUTF); this.amount= new DoubleWritable(readDouble); } @Override public String toString() { return itemid.toString() + "\t" + amount.get(); } } ~~~ > 编写mapreduce处理流程 ~~~ /** * 利用secondarysort机制输出每种item订单金额最大的记录 * @author duanhaitao@itcast.cn * */ public class SecondarySort { static class SecondarySortMapper extends Mapper<LongWritable, Text, OrderBean, NullWritable>{ OrderBean bean = new OrderBean(); @Override protected void map(LongWritable key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException { String line = value.toString(); String[] fields = StringUtils.split(line, "\t"); bean.set(new Text(fields[0]), new DoubleWritable(Double.parseDouble(fields[1]))); context.write(bean, NullWritable.get()); } } static class SecondarySortReducer extends Reducer<OrderBean, NullWritable, OrderBean, NullWritable>{ //在设置了groupingcomparator以后,这里收到的kv数据 就是: <1001 87.6>,null <1001 76.5>,null .... //此时,reduce方法中的参数key就是上述kv组中的第一个kv的key:<1001 87.6> //要输出同一个item的所有订单中最大金额的那一个,就只要输出这个key @Override protected void reduce(OrderBean key, Iterable<NullWritable> values, Context context) throws IOException, InterruptedException { context.write(key, NullWritable.get()); } } public static void main(String[] args) throws Exception { Configuration conf = new Configuration(); Job job = Job.getInstance(conf); job.setJarByClass(SecondarySort.class); job.setMapperClass(SecondarySortMapper.class); job.setReducerClass(SecondarySortReducer.class); job.setOutputKeyClass(OrderBean.class); job.setOutputValueClass(NullWritable.class); FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path(args[0])); FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(args[1])); //指定shuffle所使用的GroupingComparator类 job.setGroupingComparatorClass(ItemidGroupingComparator.class); //指定shuffle所使用的partitioner类 job.setPartitionerClass(ItemIdPartitioner.class); job.setNumReduceTasks(3); job.waitForCompletion(true); } } ~~~ ## 4. Mapreduce中的DistributedCache应用 ### 4.1 Map端join案例 #### 4.1.1 需求 > 实现两个“表”的join操作,其中一个表数据量小,一个表很大,这种场景在实际中非常常见,比如“订单日志” join “产品信息” #### 4.1.2 分析 > --原理阐述 1. 适用于关联表中有小表的情形; 2. 可以将小表分发到所有的map节点,这样,map节点就可以在本地对自己所读到的大表数据进行join并输出最终结果 3. 可以大大提高join操作的并发度,加快处理速度 1. --示例:先在mapper类中预先定义好小表,进行join 2. --并用distributedcache机制将小表的数据分发到每一个maptask执行节点,从而每一个maptask节点可以从本地加载到小表的数据,进而在本地即可实现join #### 4.1.3 实现 ~~~ public class TestDistributedCache { static class TestDistributedCacheMapper extends Mapper<LongWritable, Text, Text, Text>{ FileReader in = null; BufferedReader reader = null; HashMap<String,String> b_tab = new HashMap<String, String>(); String localpath =null; String uirpath = null; //是在map任务初始化的时候调用一次 @Override protected void setup(Context context) throws IOException, InterruptedException { //通过这几句代码可以获取到cache file的本地绝对路径,测试验证用 Path[] files = context.getLocalCacheFiles(); localpath = files[0].toString(); URI[] cacheFiles = context.getCacheFiles(); //缓存文件的用法——直接用本地IO来读取 //这里读的数据是map task所在机器本地工作目录中的一个小文件 in = new FileReader("b.txt"); reader =new BufferedReader(in); String line =null; while(null!=(line=reader.readLine())){ String[] fields = line.split(","); b_tab.put(fields[0],fields[1]); } IOUtils.closeStream(reader); IOUtils.closeStream(in); } @Override protected void map(LongWritable key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException { //这里读的是这个map task所负责的那一个切片数据(在hdfs上) String[] fields = value.toString().split("\t"); String a_itemid = fields[0]; String a_amount = fields[1]; String b_name = b_tab.get(a_itemid); // 输出结果 1001 98.9 banan context.write(new Text(a_itemid), new Text(a_amount + "\t" + ":" + localpath + "\t" +b_name )); } } public static void main(String[] args) throws Exception { Configuration conf = new Configuration(); Job job = Job.getInstance(conf); job.setJarByClass(TestDistributedCache.class); job.setMapperClass(TestDistributedCacheMapper.class); job.setOutputKeyClass(Text.class); job.setOutputValueClass(LongWritable.class); //这里是我们正常的需要处理的数据所在路径 FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path(args[0])); FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(args[1])); //不需要reducer job.setNumReduceTasks(0); //分发一个文件到task进程的工作目录 job.addCacheFile(new URI("hdfs://hadoop-server01:9000/cachefile/b.txt")); //分发一个归档文件到task进程的工作目录 // job.addArchiveToClassPath(archive); //分发jar包到task节点的classpath下 // job.addFileToClassPath(jarfile); job.waitForCompletion(true); } } ~~~ ## 5. Mapreduce的其他补充 ### 5.1 计数器应用 > 在实际生产代码中,常常需要将数据处理过程中遇到的不合规数据行进行全局计数,类似这种需求可以借助mapreduce框架中提供的全局计数器来实现 > 示例代码如下: ~~~ public class MultiOutputs { //通过枚举形式定义自定义计数器 enum MyCounter{MALFORORMED,NORMAL} static class CommaMapper extends Mapper<LongWritable, Text, Text, LongWritable> { @Override protected void map(LongWritable key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException { String[] words = value.toString().split(","); for (String word : words) { context.write(new Text(word), new LongWritable(1)); } //对枚举定义的自定义计数器加1 context.getCounter(MyCounter.MALFORORMED).increment(1); //通过动态设置自定义计数器加1 context.getCounter("counterGroupa", "countera").increment(1); } } ~~~   ### 5.2 多job串联 > 一个稍复杂点的处理逻辑往往需要多个mapreduce程序串联处理,多job的串联可以借助mapreduce框架的JobControl实现 > 示例代码: ~~~ ControlledJob cJob1 = new ControlledJob(job1.getConfiguration()); ControlledJob cJob2 = new ControlledJob(job2.getConfiguration()); ControlledJob cJob3 = new ControlledJob(job3.getConfiguration()); cJob1.setJob(job1); cJob2.setJob(job2); cJob3.setJob(job3); // 设置作业依赖关系 cJob2.addDependingJob(cJob1); cJob3.addDependingJob(cJob2); JobControl jobControl = new JobControl("RecommendationJob"); jobControl.addJob(cJob1); jobControl.addJob(cJob2); jobControl.addJob(cJob3); // 新建一个线程来运行已加入JobControl中的作业,开始进程并等待结束 Thread jobControlThread = new Thread(jobControl); jobControlThread.start(); while (!jobControl.allFinished()) { Thread.sleep(500); } jobControl.stop(); return 0; ~~~ ### 5.3 Configuration对象高级应用 ## 6. mapreduce参数优化 ### 1.MapReduce重要配置参数 #### 1.1 资源相关参数 > //以下参数是在用户自己的mr应用程序中配置就可以生效 1. mapreduce.map.memory.mb: 一个Map Task可使用的资源上限(单位:MB),默认为1024。如果Map Task实际使用的资源量超过该值,则会被强制杀死。 2. mapreduce.reduce.memory.mb: 一个Reduce Task可使用的资源上限(单位:MB),默认为1024。如果Reduce Task实际使用的资源量超过该值,则会被强制杀死。 3. mapreduce.map.cpu.vcores: 每个Map task可使用的最多cpu core数目, 默认值: 1 4. mapreduce.reduce.cpu.vcores: 每个Reduce task可使用的最多cpu core数目, 默认值: 1 5. mapreduce.map.java.opts: Map Task的JVM参数,你可以在此配置默认的java heap size等参数, e.g.“-Xmx1024m -verbose:gc -Xloggc:/tmp/@taskid@.gc” (@taskid@会被Hadoop框架自动换为相应的taskid), 默认值: “” 6. mapreduce.reduce.java.opts: Reduce Task的JVM参数,你可以在此配置默认的java heap size等参数, e.g.“-Xmx1024m -verbose:gc -Xloggc:/tmp/@taskid@.gc”, 默认值: “” > //应该在yarn启动之前就配置在服务器的配置文件中才能生效 7) yarn.scheduler.minimum-allocation-mb 1024 给应用程序container分配的最小内存 8) yarn.scheduler.maximum-allocation-mb 8192 给应用程序container分配的最大内存 9) yarn.scheduler.minimum-allocation-vcores 1 10) yarn.scheduler.maximum-allocation-vcores 32 11) yarn.nodemanager.resource.memory-mb 8192 > //shuffle性能优化的关键参数,应在yarn启动之前就配置好 12) mapreduce.task.io.sort.mb 100 //shuffle的环形缓冲区大小,默认100m 13) mapreduce.map.sort.spill.percent 0.8 //环形缓冲区溢出的阈值,默认80% #### 1.2 容错相关参数 1) mapreduce.map.maxattempts: 每个Map Task最大重试次数,一旦重试参数超过该值,则认为Map Task运行失败,默认值:4。 2) mapreduce.reduce.maxattempts: 每个Reduce Task最大重试次数,一旦重试参数超过该值,则认为Map Task运行失败,默认值:4。 3) mapreduce.map.failures.maxpercent: 当失败的Map Task失败比例超过该值为,整个作业则失败,默认值为0. 如果你的应用程序允许丢弃部分输入数据,则该该值设为一个大于0的值,比如5,表示如果有低于5%的Map Task失败(如果一个Map Task重试次数超过mapreduce.map.maxattempts,则认为这个Map Task失败,其对应的输入数据将不会产生任何结果),整个作业扔认为成功。 4) mapreduce.reduce.failures.maxpercent: 当失败的Reduce Task失败比例超过该值为,整个作业则失败,默认值为0. 5) mapreduce.task.timeout: Task超时时间,经常需要设置的一个参数,该参数表达的意思为:如果一个task在一定时间内没有任何进入,即不会读取新的数据,也没有输出数据,则认为该task处于block状态,可能是卡住了,也许永远会卡主,为了防止因为用户程序永远block住不退出,则强制设置了一个该超时时间(单位毫秒),默认是300000。如果你的程序对每条输入数据的处理时间过长(比如会访问数据库,通过网络拉取数据等),建议将该参数调大,该参数过小常出现的错误提示是“AttemptID:attempt_14267829456721_123456_m_000224_0 Timed out after 300 secsContainer killed by the ApplicationMaster.”。 #### 1.3 本地运行mapreduce 作业 > 设置以下几个参数: > mapreduce.framework.name=local > mapreduce.jobtracker.address=local > fs.defaultFS=local #### 1.4 效率和稳定性相关参数 1) mapreduce.map.speculative: 是否为Map Task打开推测执行机制,默认为false 2) mapreduce.reduce.speculative: 是否为Reduce Task打开推测执行机制,默认为false 3) mapreduce.job.user.classpath.first & mapreduce.task.classpath.user.precedence:当同一个class同时出现在用户jar包和hadoop jar中时,优先使用哪个jar包中的class,默认为false,表示优先使用hadoop jar中的class。 4) mapreduce.input.fileinputformat.split.minsize: FileInputFormat做切片时的最小切片大小,(5)mapreduce.input.fileinputformat.split.maxsize: FileInputFormat做切片时的最大切片大小(切片的默认大小就等于blocksize,即 134217