初學Hadoop之圖解MapReduce與WordCount示例分析


  Hadoop的框架最核心的設計就是:HDFS和MapReduce。HDFS為海量的數據提供了存儲,MapReduce則為海量的數據提供了計算。
  HDFS是Google File System(GFS)的開源實現,MapReduce是Google MapReduce的開源實現。
  HDFS和MapReduce實現是完全分離的,並不是沒有HDFS就不能MapReduce運算。
本文主要參考了以下三篇博客學習整理而成。

1、MapReduce整體流程

  最簡單的MapReduce應用程序至少包含 3 個部分:一個 Map 函數、一個 Reduce 函數和一個 main 函數。在運行一個mapreduce計算任務時候,任務過程被分為兩個階段:map階段和reduce階段,每個階段都是用鍵值對(key/value)作為輸入(input)和輸出(output)。main 函數將作業控制和文件輸入/輸出結合起來。
  
  • 並行讀取文本中的內容,然后進行MapReduce操作。
  
  • Map過程:並行讀取文本,對讀取的單詞進行map操作,每個詞都以<key,value>形式生成。

我的理解:

  一個有三行文本的文件進行MapReduce操作。

  讀取第一行Hello World Bye World ,分割單詞形成Map。

  <Hello,1> <World,1> <Bye,1> <World,1>

  讀取第二行Hello Hadoop Bye Hadoop ,分割單詞形成Map。

  <Hello,1> <Hadoop,1> <Bye,1> <Hadoop,1>

  讀取第三行Bye Hadoop Hello Hadoop,分割單詞形成Map。

  <Bye,1> <Hadoop,1> <Hello,1> <Hadoop,1>

  
  • Reduce操作是對map的結果進行排序,合並,最后得出詞頻。

我的理解:

  經過進一步處理(combiner),將形成的Map根據相同的key組合成value數組。

  <Bye,1,1,1> <Hadoop,1,1,1,1> <Hello,1,1,1> <World,1,1>

  循環執行Reduce(K,V[]),分別統計每個單詞出現的次數。

  <Bye,3> <Hadoop,4> <Hello,3> <World,2>

  

2、WordCount源碼

package org.apache.hadoop.examples;

import java.io.IOException;
import java.util.StringTokenizer;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;
import org.apache.hadoop.util.GenericOptionsParser;
/**
 * 
 * 描述:WordCount explains by York
  * @author Hadoop Dev Group
 */
publicclass WordCount {
    /**
     * 建立Mapper類TokenizerMapper繼承自泛型類Mapper
     * Mapper類:實現了Map功能基類
     * Mapper接口:
     * WritableComparable接口:實現WritableComparable的類可以相互比較。所有被用作key的類應該實現此接口。
     * Reporter 則可用於報告整個應用的運行進度,本例中未使用。 
     * 
     */
  publicstaticclass TokenizerMapper 
       extends Mapper<Object, Text, Text, IntWritable>{
        /**
         * IntWritable, Text 均是 Hadoop 中實現的用於封裝 Java 數據類型的類,這些類實現了WritableComparable接口,
         * 都能夠被串行化從而便於在分布式環境中進行數據交換,你可以將它們分別視為int,String 的替代品。
     * 聲明one常量和word用於存放單詞的變量
         */
    privatefinalstatic IntWritable one =new IntWritable(1);
    private Text word =new Text();
    /**
         * Mapper中的map方法:
         * void map(K1 key, V1 value, Context context)
         * 映射一個單個的輸入k/v對到一個中間的k/v對
         * 輸出對不需要和輸入對是相同的類型,輸入對可以映射到0個或多個輸出對。
         * Context:收集Mapper輸出的<k,v>對。
         * Context的write(k, v)方法:增加一個(k,v)對到context
         * 程序員主要編寫Map和Reduce函數.這個Map函數使用StringTokenizer函數對字符串進行分隔,通過write方法把單詞存入word中
     * write方法存入(單詞,1)這樣的二元組到context中
     */  
    publicvoid 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);
      }
    }
  }
  
  publicstaticclass IntSumReducer 
       extends Reducer<Text,IntWritable,Text,IntWritable> {
    private IntWritable result =new IntWritable();
    /**
         * Reducer類中的reduce方法:
      * void reduce(Text key, Iterable<IntWritable> values, Context context)
         * 中k/v來自於map函數中的context,可能經過了進一步處理(combiner),同樣通過context輸出           
         */
    publicvoid 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);
    }
  }

  publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception {
        /**
         * Configuration:map/reduce的j配置類,向hadoop框架描述map-reduce執行的工作
         */
    Configuration conf =new Configuration();
    String[] otherArgs =new GenericOptionsParser(conf, args).getRemainingArgs();
    if (otherArgs.length !=2) {
      System.err.println("Usage: wordcount <in> <out>");
      System.exit(2);
    }
    Job job =new Job(conf, "word count");    //設置一個用戶定義的job名稱
    job.setJarByClass(WordCount.class);
    job.setMapperClass(TokenizerMapper.class);    //為job設置Mapper類
    job.setCombinerClass(IntSumReducer.class);    //為job設置Combiner類
    job.setReducerClass(IntSumReducer.class);    //為job設置Reducer類
    job.setOutputKeyClass(Text.class);        //為job的輸出數據設置Key類
    job.setOutputValueClass(IntWritable.class);    //為job輸出設置value類
    FileInputFormat.addInputPath(job, new Path(otherArgs[0]));    //為job設置輸入路徑
    FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(otherArgs[1]));//為job設置輸出路徑
    System.exit(job.waitForCompletion(true) ?0 : 1);        //運行job
  }
}

3、WordCount逐行解析

  • 對於map函數的方法。
public void map(Object key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException {…}

  這里有三個參數,前面兩個Object key, Text value就是輸入的key和value,第三個參數Context context這是可以記錄輸入的key和value,例如:context.write(word, one);此外context還會記錄map運算的狀態。

  • 對於reduce函數的方法。
public void reduce(Text key, Iterable<IntWritable> values, Context context) throws IOException, InterruptedException {…}

  reduce函數的輸入也是一個key/value的形式,不過它的value是一個迭代器的形式Iterable<IntWritable> values,也就是說reduce的輸入是一個key對應一組的值的value,reduce也有context和map的context作用一致。

  至於計算的邏輯則需要程序員編碼實現。

  • 對於main函數的調用。

  首先是:

Configuration conf = new Configuration();

  運行MapReduce程序前都要初始化Configuration,該類主要是讀取MapReduce系統配置信息,這些信息包括hdfs還有MapReduce,也就是安裝hadoop時候的配置文件例如:core-site.xml、hdfs-site.xml和mapred-site.xml等等文件里的信息,有些童鞋不理解為啥要這么做,這個是沒有深入思考MapReduce計算框架造成,我們程序員開發MapReduce時候只是在填空,在map函數和reduce函數里編寫實際進行的業務邏輯,其它的工作都是交給MapReduce框架自己操作的,但是至少我們要告訴它怎么操作啊,比如hdfs在哪里,MapReduce的jobstracker在哪里,而這些信息就在conf包下的配置文件里。

  接下來的代碼是:

    String[] otherArgs = new GenericOptionsParser(conf, args).getRemainingArgs();
    if (otherArgs.length != 2) {
      System.err.println("Usage: wordcount <in> <out>");
      System.exit(2);
    }

  If的語句好理解,就是運行WordCount程序時候一定是兩個參數,如果不是就會報錯退出。至於第一句里的GenericOptionsParser類,它是用來解釋常用hadoop命令,並根據需要為Configuration對象設置相應的值,其實平時開發里我們不太常用它,而是讓類實現Tool接口,然后再main函數里使用ToolRunner運行程序,而ToolRunner內部會調用GenericOptionsParser。

  接下來的代碼是:

    Job job = new Job(conf, "word count");
    job.setJarByClass(WordCount.class);
    job.setMapperClass(TokenizerMapper.class);
    job.setCombinerClass(IntSumReducer.class);
    job.setReducerClass(IntSumReducer.class);

  第一行就是在構建一個job,在mapreduce框架里一個mapreduce任務也叫mapreduce作業也叫做一個mapreduce的job,而具體的map和reduce運算就是task了,這里我們構建一個job,構建時候有兩個參數,一個是conf這個就不累述了,一個是這個job的名稱。

  第二行就是裝載程序員編寫好的計算程序,例如我們的程序類名就是WordCount了。這里我要做下糾正,雖然我們編寫mapreduce程序只需要實現map函數和reduce函數,但是實際開發我們要實現三個類,第三個類是為了配置mapreduce如何運行map和reduce函數,准確的說就是構建一個mapreduce能執行的job了,例如WordCount類。

  第三行和第五行就是裝載map函數和reduce函數實現類了,這里多了個第四行,這個是裝載Combiner類,這個類和mapreduce運行機制有關,其實本例去掉第四行也沒有關系,但是使用了第四行理論上運行效率會更好。

  接下來的代碼:

    job.setOutputKeyClass(Text.class);
    job.setOutputValueClass(IntWritable.class);

  這個是定義輸出的key/value的類型,也就是最終存儲在hdfs上結果文件的key/value的類型。

  最后的代碼是:

    FileInputFormat.addInputPath(job, new Path(otherArgs[0]));
    FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(otherArgs[1]));
    System.exit(job.waitForCompletion(true) ? 0 : 1);

  第一行就是構建輸入的數據文件,第二行是構建輸出的數據文件,最后一行如果job運行成功了,我們的程序就會正常退出。


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM