大数据面试题题库

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01、hadoop部分

1.1 简述hadoop安装过程

安装ssh，jdk，hadoop软件包，分发安装包与配置文件，hadoop集群模式有本地模式、伪分布式、完全分布式三种。

启动hadoop集群。

1.2 列举hadoop有哪些进程，分别是什么作用？

namenode

datanode

secondary namenode

ResourceManager

Nodemanager

JournalNode

ZookeeperFailoverController

1.3 Hadoop实现连接的两种方式

map连接和reduce端连接，map端连接不需要reduce过程，适合大表 + 小表，reduce端join适用于大表 + 大表情况。

1.4 hadoop二次排序实现

二次排序是对value进行排序，value无法排序，只能将value做到key中，通过key的排序来完成，因此需要自定义key，定义排序

1.5 hadoop shuffle过程

MR要确保给每个reducer的输入都是按照key排序的。系统执行这一排序过程并将map的输出传输给reduce作为输入，这一过程称为shuffle。

• map端过程

  map函数产生的输出会进入buffer中并进行预排序。每个map任务都有一个环形缓冲区用于将输出内容写入，缓冲区默认是100m空间（可通过mapreduce.task.io.sort.mb进行修改），当缓冲区内容达到80%的阈值（可以通过mapreduce.-map.sort.spill.percent进行修改）时，就会启动一个后台线程将buffer中内容溢出到磁盘。溢出发生期间，buffer仍会持续写入。但如果在此期间，buffer满了，map就会被阻塞直到溢出完成。溢出内容会以轮询方式向特定目录（可通过mapreduce.cluster.local.dir修改）中进行写入。

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  在写入磁盘之前，该线程会按照reducer数据对数据进行分区。在每个分区内，后台线程会对数据在内存中进行按key排序，如果有combiner函数，还会在排序的输出结构上进行combine。运行combiner函数会让map的输出更加紧凑，减少本地磁盘的数据写入量和传输给reducer的数据量。

  每当缓冲到达溢出的阈值，就会创建一个新的溢出文件，因此在map任务将所有输出结果写如果，会产生多个溢出文件。在task完成之前，这些溢出的文件需要合并到一个分区化的、排序的输出文件中。属性mapreduce.task.io.sort.factor用来控制一次合并的文件数，默认是10。

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  如果存在至少3个（mapreduce.map.combine.minspills控制）溢出文件，在ouput文件写入前，会再次执行combiner过程，如果只有一个或两个溢出文件的话，map端就不值得运行combiner过程。

  map的输出写入文件时进行压缩是不错的想法，这可以使得写入更快、更节省磁盘空间，也会减少传输到reducer的数据量。默认输出是没有启用压缩的，可以通过mapreduce.map.output.compress设置为true开启，压缩算法可以使用mapreduce.map.output.compress.codec设置。

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  输出文件的分区通过http协议供reduce使用，用来处理文件分区的工作线程数由mapreduce.shuffle.max.threads控制，概述形式针对每个NodeManager的，而不是每个Map任务。默认为0表示设置为主机处理器个数的2倍大小。

• reduce端过程

  reduce任务需要跨越整个cluster从几个map任务的输出中找出特定的分区来获取数据。map任务完成的时间各不相同，一旦map任务完成，reduce任务就开始复制其输出数据。这称之为reduce任务的复制阶段，reduce任务有少量的拷贝线程，以便它能够并行抓取map的输出。默认是5个线程，可通过mapreduce.reduce.shuffle.parallelcopies进行配置。

  reducer如何知道map的输出来自于哪台主机？

  map成功完成时，会使用心跳机制通知appmaster，因此appmaster就在map输出和host之间做一个映射，reducer中的一个线程会周期性询问master中的这些映射数据，直到全部检索到他们为止。

  第一个reducer检索到map输出后，并不会从磁盘中立刻将map的输出删除，因为后续很可能reducer会失败。事实上，他们会等待，直到收到appmaster的delete指令为止，而这是在job完成后发生的。

  如果数据量很少，map的数据就会拷贝到reduce的内存中（缓冲区大小可以通过mapreduce.reduce.shuffle.input.b-uffer.percent控制，该属性指定的是占用堆内存的比例）。否则化，会复制到磁盘。当内存缓冲区达到阈值（可由map-reduce.reduce.shuffle.merge.percent指定）或者达到map输出个数的阈值（mapreduce.reduce.merge.inmem.-threshold），就会合并并溢出到磁盘。如果指定了combiner，合并期间就会执行来减少写入磁盘的数据量。

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  在磁盘上复制文件累积过程中，后台线程会将他们合并成一个大、排过序的文件。这回节省后期合并的时间。注意，任何在map端进行压缩的输出都要进行解压缩才能够进行对他们进行合并。

  当所有的map都复制完成，reduce就进入排序阶段（正确叫法应该是合并节点，排序一词被map端占用了），这将会合并map的输出，保持他们的有序性。通过轮询完成这一个过程。比如有50个map输出文件，合并因子是10（mapreduce.-task.io.sort.factor），表示进行5次循环，每次合并10文件到一个文件中，最后会有5个中间文件。最后阶段不是将5个文件合并成一个，而是包含了内存和磁盘文件段的混合过程。

1.6 hadoop配置调优

1.6.1 大量小文件

大量小文件会占用namenode的空间，每个文件大概占用150个字节，文件很小，导致namenode内存耗尽，服务变慢。优化手段是进行归档或者合并成sequence文件。减少内存消耗。

1.6.2 文件数太多

如果即时文件归档或合并后，还是有大量的文件，仍然会导致namenode的性能降低。这是可以引入fedeartion机制，对名称节点进行扩容，将逻辑上的文件系统名字空间映射到不同的namenode簇中，有效实现namenode的负载均衡。

1.6.3 禁用任务推断

任务推断是hadoop觉得task执行过慢，就会在其他的节点运行同样的任务，一旦有一个成功，就会杀死其他的task。这些任务的执行都需要占用slot，可通过mapred.map.tasks.speculative.execution=false关闭推断执行。 这样可以提高效率。表现方式就是不会产生杀死的 Task Attempts。配置方式如下：

[mapred-site.xml]

<property>
  <name>mapred.map.tasks.speculative.execution</name>
  <value>false</value>
</property>

1.6.4 机架感知

hadoop副本存放策略是本地存放一份，同一机架内的其他节点存放一份，不同机架上的节点存放一份。界定是否是同一机架是通过机架感知技术实现的，可以自定义机架感知类，也可以配置一个脚本，该脚本接受一个参数，通常是ip地址，输出一个字符串机架地址。脚本可以通过topology.script.file.name配置，该属性位于core-site.xml文件中。脚本文件只需要放置到namenode节点，不需要分发。hadoop默认使用的就是基于脚本的机架感知，因此只要配置好所有的是哪个脚本文件即可。如下所示：

[soft/hadoop/etc/hadoop/myrackaware.sh]

#!/bin/bash
ip=$1
n4=`echo ${ip} | awk -F "." '{print $4}'`
if (($n4<10)) ; then echo rack1 ; elif (($n4>20)) ; then echo rack3 ; else echo rack2 ; fi

<property>
  <name>topology.script.file.name</name>
  <value>/soft/hadoop/etc/hadoop/myrackaware.sh</value>
</property>

1.6.5 修改map端buffer大小

map端buffer默认是100m，如果map端数据量很大，会发生频繁溢出，磁盘IO性能较低，可以增大该buffer的值，使用mapred.child.java.opts配置。

1.6.6 map个数设置

map的个数有切片等计算得来，一个原则就是尽可能利用整个集群的算力，即map个数等于NM节点数，所有节点同时开始读取，每个节点读取一片。

1.6.7 reducer数量

每个reduce计算量在1g ~ 10g之间，个数太少计算时间必然较长，个数太多，增加网络调度的开销，同时map端的分区也会很多，并且一个NM上可能需要启动多个reduce。推荐reduce个数也是NM节点数，通常不超过map数，刚好每个节点都要启动一个reduce task，计算起来要快。如果较少还需要对节点资源倒排序，过多还需要启动多次reduce，同时还要衡量在哪个节点启动多次。

1.6.8 压缩中间数据

压缩中间数据，减少网络传输和磁盘空间。mapred.compress.map.output，压缩算法采用LZO性价比较高。

1.6.9 设置combiner

如果可以combiner的话，设置combiner可以有效降低传输和存储。

1.6.10 尽可能使用IntWritable

hadoop中Text使用utf8方式存储并还要存放长度等信息，占用空间较大。耗费cpu的运算时间。

1.7 腾讯hadoop大规模集群

TDW（Tencent distributed Data Warehouse，腾讯分布式数据仓库）基于开源软件Hadoop和Hive进行构建，打破了传统数据仓库不能线性扩展、可控性差的局限，并且根据腾讯数据量大、计算复杂等特定情况进行了大量优化和改造。

DW服务覆盖了腾讯绝大部分业务产品，单集群规模达到4400台，CPU总核数达到10万左右，存储容量达到100PB；每日作业数100多万，每日计 算量4PB，作业并发数2000左右；实际存储数据量80PB，文件数和块数达到6亿多；存储利用率83%左右，CPU利用率85%左右。经过四年多的持 续投入和建设，TDW已经成为腾讯最大的离线数据处理平台。折合单机是32核cpu，20T硬盘。

1.7.1 建设大群的原因

1. 数据共享。TDW之前在多个IDC部署数十个集群，主要是根据业务分别部署，这样当一个业务需要其他业务的数据，或者需要公共数据时，就需要跨集群或者跨 IDC访问数据，这样会占用IDC之间的网络带宽。为了减少跨IDC的数据传输，有时会将公共数据冗余分布到多个IDC的集群，这样又会带来存储空间浪 费。
2. 计算资源共享。当一个集群的计算资源由于某些原因变得紧张时，例如需要数据补录时，这个集群的计算资源就捉襟见肘，而同时，另一个集群的计算资源可能空闲，但这两者之间没有做到互通有无。
3. 减轻运营负担和成本。十几个集群同时需要稳定运营，而且当一个集群的问题解决时，也需要解决其他集群已经出现的或者潜在的问题。一个Hadoop版本要在 十几个集群逐一变更，监控系统也要在十几个集群上部署。这些都给运营带来了很大负担。此外，分散的多个小集群，资源利用率不高，机器成本较大。

02、Hbase部分