采用MapReduce与Hadoop进行大数据分析

随着捕获的数据的数量每年增加,我们的存储也需要增加。很多公司正在认识到“数据为王”这一道理,但是我们如何分析这些数据呢?答案就是“通过Hadoop”。在这篇文章中,也是三部曲中的第一篇,Steven Haines 对Hadoop的架构作了综述,并从一定高度上演示了如何编写MapReduce应用程序。

在数据处理的发展进程中,我们从文件转到关系型数据库,从关系型数据库转到NoSQL数据库。实质上,随着捕获的数据的数据增加,我们的需求也在增加,传统的模式已不能胜任。那些老的数据库能处理好的数据大小是以MB或GB为单位的,但是现在很多公司认识到“数据为王”,捕获的数据数量是以TB和PB为单位的。即使采用NoSQL存储数据,“我们如何分析如此数量的数据?”这一问题依然存在。

对于这一问题最流行的答案就是:"Hadoop".Hadoop 是一个开源框架,用于开发和执行用来处理巨大数量数据的分布式应用。Hadoop 用来运行在大型的集群上,集群内的商品机可以是你的数据中心内不正在使用的机器,或者甚至是 Amazon EC2 映像。运行在商品机上的危险当然就是如何处理故障(failure)。Hadoop的架构假设硬件会产生故障,因此,它能够很出色地应对大部分故障。而且,Hadoop的架构允许它近乎线性地伸缩,因此当对处理能力的需求增加时,唯一的限制就是你向集群添加更多机器的预算。

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这篇文章将会对Hadoop的架构作一概述,描述它如何实现上面所说的各种亮点,并从一定高度上演示如何编写MapReduce应用程序。

Hadoop 架构

在一定高度上来说,Hadoop的哲学概念就是推着分析程序靠近它打算分析的数据,而非要求程序跨网络地读取数据。

因此,Hadoop 提供了自己的文件系统,贴切地命名为Hadoop File System(HDFS)。当你上传数据到HDFS时,Hadoop将会在整个集群内分割你的数据(保存数据的多份副本以防硬件故障),然后会部署你的程序到包含该程序准备操作的数据的机器上。

像许多NoSQL数据库那样,HDFS采用键(key)和值(value)而非关系组织数据。换句话说,每块数据都有一个唯一的键(key),以及与该键相关联的值。键之间的关系,如果存在的话,由程序定义,而非HDFS。并且实际上,你必须对你的问题域换一种稍微不同的方式思考,才能意识到Hadoop的强大威力(见下面关于MapReduce的章节)。

组成Hadoop的组件为:

* HDFS:Hadoop文件系统是一种分布式文件系统,被设计用来在集群内跨节点地保存海量数据(此处海量被定义为文件的大小为100+TB)。Hadoop提供API及命令行接口与HDFS交互。

* MapReduce Application:下一章节将评论MapReduce的细节,但是在此简单陈述,MapReduce 是一种函数式编程范式,用来分析你HDFS的单个记录。然后它将结果组装成可用的解决方案。Mapper负责数据处理步骤,而Reducer接受Mapper的输出,并对同一键值的数据排序。

* Partitioner:partitioner负责把特定的分析问题划分成可行的数据块以供各种Mapper之用。HashPartioner 是一种partitioner,用来根据HDFS中的数据的行来划分工作,但是你可以随便创作自己的partitioner,如果你需要采用不同的方式划分你的数据。

* Combiner:如果由于某些原因,你想进行local reduce,即在数据送回到Hadoop之前combine数据,那么你需要创作一个combiner。一个combiner执行reduce步骤,即将值(value)根据键(key)分组结合,但是是在返回键/值(key/value)对到Hadoop进行适当的reduction之前,在单一节点上操作。

* InputFormat:大部分时间默认的reader会工作正常,但是如果你的数据不是按照标准的方式进行的格式化,即“key, value”或者“key[tab]value”,那么你将需要定制一个InputFormat实现。

* OutputFormat:你的MapReduce应用将会用InputFormat读取数据,然后通过OutputFormat将数据写出。标准格式,例如“key[tab]value”,是被支持的,但是如果你想作别的事情,那么你需要创作你自己的OutputFormat实现。

又Hadoop应用被部署在支持高度伸缩性和弹性的设施上,以下组件也被包含:

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