我眼中的大数据（三）——MapReduce

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这次来聊聊Hadoop中使用广泛的分布式计算方案——MapReduce。MapReduce是一种编程模型，还是一个分布式计算框架。

MapReduce作为一种编程模型功能强大，使用简单。运算内容不只是常见的数据运算，几乎大数据中常见的计算需求都可以通过它来实现。使用的时候仅仅需要通过实现Map和Reduce接口的方式来完成计算逻辑，其中Map的输入是一对<Key, Value>，经过计算后输出一对<Key, Value>；然后将相同Key合并，形成<Key, Value>集合；再将这个集合输入Reduce。

下面，就以WordCount为例，熟悉一下MapReduce：

WordCount是为了统计文本中不用词汇出现的次数。如果统计一篇文本的内容，只需要写一个程序将文本数据读入内存，创建一个字典，记录每个词出现的次数就可以了。但是如果想统计互联网中网页的词汇数量，就需要用MapReduce来解决。

public class WordCount {

  public static class TokenizerMapper
       extends Mapper<Object, Text, Text, IntWritable>{

    private final static IntWritable one = new IntWritable(1);
    private Text word = new Text();

    public void map(Object key, Text value, Context context
                    ) throws IOException, InterruptedException {
      StringTokenizer itr = new StringTokenizer(value.toString());
      while (itr.hasMoreTokens()) {
        word.set(itr.nextToken());
        context.write(word, one);
      }
    }
  }

  public static class IntSumReducer
       extends Reducer<Text,IntWritable,Text,IntWritable> {
    private IntWritable result = new IntWritable();

    public void reduce(Text key, Iterable<IntWritable> values,
                       Context context
                       ) throws IOException, InterruptedException {
      int sum = 0;
      for (IntWritable val : values) {
        sum += val.get();
      }
      result.set(sum);
      context.write(key, result);
    }
  }
}

从上面代码不难发现，MapReduce核心是一个map函数和一个reduce函数。map函数的输入主要是一个<Key, Value>对，在这个例子里，Value是要统计的所有文本中的一行数据，Key在一般计算中都不会用到。map函数将文本中的单词提取出来，针对每个单词输出一个<word, 1>。MapReduce计算框架会将这些<word , 1>，合并成<word , <1,1,1,1,1,1,1…>>，然后传给reduce函数。reduce函数将这个集合里的1求和，再将word和这个sum组成一个<Key, Value>，也就是<word, sum>输出。apReduce框架为每个数据块分配一个map函数去计算，从而实现大数据的分布式计算。

MapReduce在运行过程中有三个关键进程，分别是Driver进程、JobTracker进程、TaskTracker进程。

1.Driver进程:是启动MapReduce的主入口，主要是实现Map和Reduce类、输入输出文件路径等，并提交作业给Hadoop集群，也就是下面的JobTracker进程。

2.JobTracker进程：根据输入数据数量，命令TaskTracker进程启动相应数量的Map和Reduce进程，并管理整个生命周期的任务调度和监控。

3.TaskTracker进程：负责启动和管理Map以及Reduce进程。因为需要每个数据块都有对应的map函数，TaskTracker进程通常和HDFS的DataNode进程启动在同一个服务器。

JobTracker进程和TaskTracker进程是主从关系，同一时间提供服务的主服务器通常只有一台，从服务器有多台，所有的从服务器听从主服务器的控制和调度安排。主服务器负责为应用程序分配服务器资源以及作业执行的调度，而具体的计算操作则在从服务器上完成。MapReduce的主服务器就是JobTracker，从服务器就是TaskTracker。

1.JobClient将包含MapReduce的JAR包存储在HDFS中，将来这些JAR包会分发给Hadoop集群中的服务器执行计算。

2.向JobTracker提交Job。

3.JobTracker根据调度策略创建JobInProcess树，每个作业都会有一个自己的JobInProcess树。

4.JobInProcess根据输入数据的块数和配置中的Reduce数目创建相应数量的TaskInProcess。

5.TaskTracker和JobTracker进行心跳通信。

6.如果TaskTracker有空闲的计算资源，JobTracker就会给它分配任务。

7.TaskTracker收到任务类型（是Map还是Reduce）和任务参数（JAR包路径、输入数据文件路径），启动相应的进程。

8.Map或者Reduce进程启动后，检查本地是否有要执行任务的JAR包文件，如果没有，就去HDFS上下载，然后加载Map或者Reduce代码开始执行。

9.如果是Map进程，从HDFS读取数据；如果是Reduce进程，将结果写出到HDFS。

我们仅仅是编写一个map函数和一个reduce函数就可以了，不用关心这两个函数是如何被分布启动到集群上的，也不用关心数据块又是如何分配给计算任务的。

MapReduce框架要将一个相对简单的程序，在分布式的大规模服务器集群上并行执行起来却并不简单。理解MapReduce作业的启动和运行机制，对理解大数据的核心原理，做到真正意义上把握大数据作用巨大。