SequenceFile(Hadoop序列文件)基础知识与应用

上篇编程实战系列中本人介绍了基本的使用HDFS进行文件读写的方法,这一篇将承接上篇重点整理一下SequenceFile的相关知识及应用

1. SequenceFile简介

SequenceFile是Hadoop自带的一种键值对文件格式,它具有以下几个特点:

1. 由于该文件类型是Hadoop自带的,因此对Hadoop环境具有最强的兼容性

2. 由于Hadoop不适合存储大量小文件,SequenceFile作为容器文件,能够封装大量的小文件为一个大文件,很好地解决了这个问题

3. 该文件类型具有可切割性,因此可实现数据本地化

2. SequenceFile编程实战

首先介绍一下SequenceFile的基本组成部分

1. SequenceFile的版本号,包括3个字节的SEQ,和它的版本号

2. key的类名

3. value的类名

4. 一个用来表示是否压缩的boolean值

5. 一个用来表示是否是块压缩的boolean值

6. 指定一个压缩编解码器

7. 元数据

8. 同步点:用来定位数据的边界

2.1 SequenceFile的基本读写操作

//测试使用SequenceFile进行文件的写出
@Test
public void testWrite() throws Exception{
//进行用户设置
System.setProperty("HADOOP_USER_NAME", "root");
//Configuration对象
Configuration conf = new Configuration();
//FileSystem对象
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
//新建一个写入器
SequenceFile.Writer writer = SequenceFile.createWriter(fs, conf, new Path("/1.seq"), IntWritable.class, Text.class);
//传入1000个hello做测试
for(int i = 1; i <= 1000; i++){
IntWritable key = new IntWritable(i);
Text value = new Text("hello" + i);
writer.append(key,value);
}
//关闭资源
writer.close();
} //测试使用SequenceFile进行文件内容的读取
@Test
public void testRead() throws Exception{
//进行用户设置
System.setProperty("HADOOP_USER_NAME", "root");
//Configuration对象
Configuration conf = new Configuration();
//FileSystem对象
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
//新建一个读取器
SequenceFile.Reader reader = new SequenceFile.Reader(fs, new Path("/1.seq"), conf);
//初始化两个对象作为容器存放读取到的数据
IntWritable key = new IntWritable();
Text value = new Text();
for(int i = 1; i <= 1000; i++){
reader.next(key,value);
System.out.println("key: " + key + "\t" + "value: " + value);
}
//关闭资源
reader.close();
}

2.2 SequenceFile的sort和merge操作

sort操作

由于需要使用到排序方法,因此首先我们需要准备一个乱序的seq文件

//准备一个乱序的seq文件
@Test
public void testWrite2() throws Exception{
//进行用户设置
System.setProperty("HADOOP_USER_NAME", "root");
//Configuration对象
Configuration conf = new Configuration();
//FileSystem对象
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
//新建一个写入器
SequenceFile.Writer writer = SequenceFile.createWriter(fs, conf, new Path("/in1.seq"), IntWritable.class, Text.class);
//传入1000个hello做测试,但是是乱序输出的
Random r = new Random();
for(int i = 1; i <= 1000; i++){
IntWritable key = new IntWritable(r.nextInt(1000));
Text value = new Text("hello" + key);
writer.append(key,value);
}
//关闭资源
writer.close();
} //测试排序方法
@Test
public void testSort() throws Exception{
//进行用户设置
System.setProperty("HADOOP_USER_NAME", "root");
//Configuration对象
Configuration conf = new Configuration();
//FileSystem对象
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
//新建一个排序器
SequenceFile.Sorter sorter = new SequenceFile.Sorter(fs, IntWritable.class, Text.class, conf);
//使用sorter对象的sort方法对key进行排序
sorter.sort(new Path("/in1.seq"),new Path("/out1.seq"));
}

排序前,可用hdfs dfs -text /in1.seq进行SequenceFile的查看,查看结果如下:

排序后,使用hdfs dfs -text /out1.seq进行查看,结果如下,排序成功!

merge操作

//准备另一个seq文件用来进行merge操作
@Test
public void testWrite3() throws Exception{
//进行用户设置
System.setProperty("HADOOP_USER_NAME", "root");
//Configuration对象
Configuration conf = new Configuration();
//FileSystem对象
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
//新建一个写入器
SequenceFile.Writer writer = SequenceFile.createWriter(fs, conf, new Path("/in2.seq"), IntWritable.class, Text.class);
//传入1000个hello做测试,但是是乱序输出的
Random r = new Random();
for(int i = 1; i <= 1000; i++){
IntWritable key = new IntWritable(r.nextInt(1000));
Text value = new Text("helloworld" + key);
writer.append(key,value);
}
//关闭资源
writer.close();
} //演示merge方法合并两个seq文件
@Test
public void testMerge() throws Exception{
//进行用户设置
System.setProperty("HADOOP_USER_NAME", "root");
//Configuration对象
Configuration conf = new Configuration();
//FileSystem对象
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
//新建一个排序器,然后调用排序器的merge方法
SequenceFile.Sorter sorter = new SequenceFile.Sorter(fs, IntWritable.class, Text.class, conf);
Path path1 = new Path("/in1.seq");
Path path2 = new Path("/in2.seq");
Path[] paths = {path1,path2};
sorter.merge(paths,new Path("/merge.seq"));
}

2.3 SequenceFile三种压缩方式比较

SequenceFile一共有三种不同的压缩方式:

1. None:不压缩

2. Record:记录压缩,只压缩value

3. Block:块压缩,将多个K-V对聚集在一起,超过指定大小后(1000000字节,近似于1M)将其压缩

package com.seq;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.FileSystem;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.SequenceFile;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.junit.Test; /*
测试几种不同的压缩方式最终产生的文件大小
*/
public class TestCompress { @Test
public void testCompression() throws Exception{
System.setProperty("HADOOP_USER_NAME", "root");
Configuration conf = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
//分别新建三个不同的写出器,之后查看文件大小
SequenceFile.Writer writer1 = SequenceFile.createWriter(fs, conf, new Path("/none.seq"), IntWritable.class, Text.class, SequenceFile.CompressionType.NONE);
SequenceFile.Writer writer2 = SequenceFile.createWriter(fs, conf, new Path("/record.seq"), IntWritable.class, Text.class, SequenceFile.CompressionType.RECORD);
SequenceFile.Writer writer3 = SequenceFile.createWriter(fs, conf, new Path("/block.seq"), IntWritable.class, Text.class, SequenceFile.CompressionType.BLOCK);
//写入10000个hello作比较
for(int i = 1; i <= 10000; i++){
IntWritable key = new IntWritable(i);
Text value = new Text("hellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohello" + key);
writer1.append(key,value);
writer2.append(key,value);
writer3.append(key,value);
}
//关闭资源
writer1.close();
writer2.close();
writer3.close();
}
}

查看文件大小,可得:不压缩文件大小 > 记录压缩文件大小 > 块压缩文件大小

2.4 压缩编解码器性能对比

目前常用的压缩编解码器主要有这几种:gzip, bzip2, lz4, lzo, Snappy等,关于性能的讨论,主要分为两派,一是追求较高的压缩比,但要付出时间的代价,二是追求较高的速度,但相对的,压缩比会小一些,对于lzo来说,首先需要导入相关依赖,依赖如下:

<dependency>
<groupId>org.anarres.lzo</groupId>
<artifactId>lzo-hadoop</artifactId>
<version>1.0.0</version>
</dependency>

测试代码如下:

package com.codec;

import com.hadoop.compression.lzo.LzopCodec;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.io.IOUtils;
import org.apache.hadoop.io.compress.*; import org.apache.hadoop.util.ReflectionUtils; import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream; /**
* 综合测试压缩时间 解压时间 压缩大小
*/ public class TestCodec { public static void main(String[] args) {
Class[] classes = {
GzipCodec.class,
DefaultCodec.class,
Lz4Codec.class,
BZip2Codec.class,
LzopCodec.class,
SnappyCodec.class
}; for (Class clazz : classes) {
testCompress(clazz,"d:/test.log");
testDecompress(clazz,"d:/test.log");
} } /**
* 测试压缩
* @throws Exception
*/
public static void testCompress(Class clazz, String path) { try { Configuration conf = new Configuration();
//通过hadoop的反射工具类,获取压缩编解码器的实例
CompressionCodec codec = (CompressionCodec)ReflectionUtils.newInstance(clazz, conf); //获取编解码器默认扩展名
String ext = codec.getDefaultExtension(); long start = System.currentTimeMillis(); //输入流读取本地文件
FileInputStream fis = new FileInputStream(path);
//输出流加压缩
CompressionOutputStream cos = codec.createOutputStream(new FileOutputStream(path + ext)); IOUtils.copyBytes(fis,cos,1024); System.out.println(ext + "压缩时间:" + (System.currentTimeMillis() -start)); File f = new File(path+ext);
long length = f.length();
System.out.println(ext + "压缩大小:" + length); fis.close();
cos.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
} /**
* 测试解压
* @throws Exception
*/
public static void testDecompress(Class clazz, String path){ try {
Configuration conf = new Configuration();
//通过hadoop的反射工具类,获取压缩编解码器的实例
CompressionCodec codec = (CompressionCodec)ReflectionUtils.newInstance(clazz, conf); //获取编解码器默认扩展名
String ext = codec.getDefaultExtension(); long start = System.currentTimeMillis(); //输入流解压文件
CompressionInputStream cis = codec.createInputStream(new FileInputStream(path+ext));
//输出流加压缩
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path + ext + ".log"); IOUtils.copyBytes(cis,fos,1024); System.out.println(ext + "解压时间:" + (System.currentTimeMillis() -start)); cis.close();
fos.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

测试结果公布:

压缩大小
bzip2 < gzip < deflate < lz4 < lzo

压缩时间
lz4 < lzo < deflate < gzip < bzip2
328 576 1106 2653 20599

解压时间
lzo < lz4 < deflate < gzip < bzip2
404 427 437 524 4694

优化压缩比可选用:
bzip2
gzip
deflate

优化压缩速度可选用:
lz4
lzo

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