• 初学Hadoop之图解MapReduce与WordCount示例分析


      Hadoop的框架最核心的设计就是:HDFS和MapReduce。HDFS为海量的数据提供了存储,MapReduce则为海量的数据提供了计算。
      HDFS是Google File System(GFS)的开源实现,MapReduce是Google MapReduce的开源实现。
      HDFS和MapReduce实现是完全分离的,并不是没有HDFS就不能MapReduce运算。
    本文主要参考了以下三篇博客学习整理而成。

    1、MapReduce整体流程

      最简单的MapReduce应用程序至少包含 3 个部分:一个 Map 函数、一个 Reduce 函数和一个 main 函数。在运行一个mapreduce计算任务时候,任务过程被分为两个阶段:map阶段和reduce阶段,每个阶段都是用键值对(key/value)作为输入(input)和输出(output)。main 函数将作业控制和文件输入/输出结合起来。
      
    • 并行读取文本中的内容,然后进行MapReduce操作。
      
    • Map过程:并行读取文本,对读取的单词进行map操作,每个词都以<key,value>形式生成。

    我的理解:

      一个有三行文本的文件进行MapReduce操作。

      读取第一行Hello World Bye World ,分割单词形成Map。

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

      读取第二行Hello Hadoop Bye Hadoop ,分割单词形成Map。

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

      读取第三行Bye Hadoop Hello Hadoop,分割单词形成Map。

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

      
    • Reduce操作是对map的结果进行排序,合并,最后得出词频。

    我的理解:

      经过进一步处理(combiner),将形成的Map根据相同的key组合成value数组。

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

      循环执行Reduce(K,V[]),分别统计每个单词出现的次数。

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

      

    2、WordCount源码

    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类TokenizerMapper继承自泛型类Mapper
         * Mapper类:实现了Map功能基类
         * Mapper接口:
         * WritableComparable接口:实现WritableComparable的类可以相互比较。所有被用作key的类应该实现此接口。
         * Reporter 则可用于报告整个应用的运行进度,本例中未使用。 
         * 
         */
      publicstaticclass TokenizerMapper 
           extends Mapper<Object, Text, Text, IntWritable>{
            /**
             * IntWritable, Text 均是 Hadoop 中实现的用于封装 Java 数据类型的类,这些类实现了WritableComparable接口,
             * 都能够被串行化从而便于在分布式环境中进行数据交换,你可以将它们分别视为int,String 的替代品。
         * 声明one常量和word用于存放单词的变量
             */
        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)
             * 映射一个单个的输入k/v对到一个中间的k/v对
             * 输出对不需要和输入对是相同的类型,输入对可以映射到0个或多个输出对。
             * Context:收集Mapper输出的<k,v>对。
             * Context的write(k, v)方法:增加一个(k,v)对到context
             * 程序员主要编写Map和Reduce函数.这个Map函数使用StringTokenizer函数对字符串进行分隔,通过write方法把单词存入word中
         * write方法存入(单词,1)这样的二元组到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类中的reduce方法:
          * void reduce(Text key, Iterable<IntWritable> values, Context context)
             * 中k/v来自于map函数中的context,可能经过了进一步处理(combiner),同样通过context输出           
             */
        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配置类,向hadoop框架描述map-reduce执行的工作
             */
        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");    //设置一个用户定义的job名称
        job.setJarByClass(WordCount.class);
        job.setMapperClass(TokenizerMapper.class);    //为job设置Mapper类
        job.setCombinerClass(IntSumReducer.class);    //为job设置Combiner类
        job.setReducerClass(IntSumReducer.class);    //为job设置Reducer类
        job.setOutputKeyClass(Text.class);        //为job的输出数据设置Key类
        job.setOutputValueClass(IntWritable.class);    //为job输出设置value类
        FileInputFormat.addInputPath(job, new Path(otherArgs[0]));    //为job设置输入路径
        FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(otherArgs[1]));//为job设置输出路径
        System.exit(job.waitForCompletion(true) ?0 : 1);        //运行job
      }
    }

    3、WordCount逐行解析

    • 对于map函数的方法。
    public void map(Object key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException {…}

      这里有三个参数,前面两个Object key, Text value就是输入的key和value,第三个参数Context context这是可以记录输入的key和value,例如:context.write(word, one);此外context还会记录map运算的状态。

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

      reduce函数的输入也是一个key/value的形式,不过它的value是一个迭代器的形式Iterable<IntWritable> values,也就是说reduce的输入是一个key对应一组的值的value,reduce也有context和map的context作用一致。

      至于计算的逻辑则需要程序员编码实现。

    • 对于main函数的调用。

      首先是:

    Configuration conf = new Configuration();

      运行MapReduce程序前都要初始化Configuration,该类主要是读取MapReduce系统配置信息,这些信息包括hdfs还有MapReduce,也就是安装hadoop时候的配置文件例如:core-site.xml、hdfs-site.xml和mapred-site.xml等等文件里的信息,有些童鞋不理解为啥要这么做,这个是没有深入思考MapReduce计算框架造成,我们程序员开发MapReduce时候只是在填空,在map函数和reduce函数里编写实际进行的业务逻辑,其它的工作都是交给MapReduce框架自己操作的,但是至少我们要告诉它怎么操作啊,比如hdfs在哪里,MapReduce的jobstracker在哪里,而这些信息就在conf包下的配置文件里。

      接下来的代码是:

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

      If的语句好理解,就是运行WordCount程序时候一定是两个参数,如果不是就会报错退出。至于第一句里的GenericOptionsParser类,它是用来解释常用hadoop命令,并根据需要为Configuration对象设置相应的值,其实平时开发里我们不太常用它,而是让类实现Tool接口,然后再main函数里使用ToolRunner运行程序,而ToolRunner内部会调用GenericOptionsParser。

      接下来的代码是:

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

      第一行就是在构建一个job,在mapreduce框架里一个mapreduce任务也叫mapreduce作业也叫做一个mapreduce的job,而具体的map和reduce运算就是task了,这里我们构建一个job,构建时候有两个参数,一个是conf这个就不累述了,一个是这个job的名称。

      第二行就是装载程序员编写好的计算程序,例如我们的程序类名就是WordCount了。这里我要做下纠正,虽然我们编写mapreduce程序只需要实现map函数和reduce函数,但是实际开发我们要实现三个类,第三个类是为了配置mapreduce如何运行map和reduce函数,准确的说就是构建一个mapreduce能执行的job了,例如WordCount类。

      第三行和第五行就是装载map函数和reduce函数实现类了,这里多了个第四行,这个是装载Combiner类,这个类和mapreduce运行机制有关,其实本例去掉第四行也没有关系,但是使用了第四行理论上运行效率会更好。

      接下来的代码:

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

      这个是定义输出的key/value的类型,也就是最终存储在hdfs上结果文件的key/value的类型。

      最后的代码是:

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

      第一行就是构建输入的数据文件,第二行是构建输出的数据文件,最后一行如果job运行成功了,我们的程序就会正常退出。

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