Hadoop-MapReduce的 原理 | 块和片 | Shuffle 过程 | Combiner

MapReduce的原理

简单版本：

AppMaster: 整个Job任务的核心协调工具
MapTask: 主要用于Map任务的执行
ReduceTask: 主要用于Reduce任务的执行

一个任务提交Job --> AppMaster(项目经理)--> 根据切片的数量统计出需要多少个MapTask任务 --> 向ResourceManager(Yarn平台的老大)索要资源 --> 执行Map任务，先读取一个分片的数据，传递给map方法。--> map 方法不断的溢写 --> reduce 方法 --> 将统计的结果存放在磁盘上。

分开讲解版：

MapTask执行阶段

1. maptask调用FileInputFormat的getRecordReader读取分片数据
2. 每行数据读取一次，返回一个(K,V)对，K是offset（偏移量）,V是一行数据
3. 将k-v对交给MapTask处理
4. 每对k-v调用一次map(K,V，context)方法，然后context.write(k,v)
5. 写出的数据交给收集器OutputCollector.collector()处理
6. 将数据写入环形缓冲区，并记录写入的起始偏移量，终止偏移量，环形缓冲区默认大小100M
7. 默认写到80%的时候要溢写到磁盘，溢写磁盘的过程中数据继续写入剩余20%
8. 溢写磁盘之前要先进行分区然后分区内进行排序
9. 默认的分区规则是hashpatitioner，即key的 hash%reduceNum
   所有的mapreduce，其实都用到了分区，如果不写，使用的是默认的分区。
   job.setNumReduceTask(3);
10. 默认的排序规则是key的字典顺序，使用的是快速排序
11. 溢写会形成多个文件，在maptask读取完一个分片数据后，先将环形缓冲区数据刷写到磁盘
12. 将数据多个溢写文件进行合并，分区内排序（外部排序===》归并排序）

关于9 的再次解释：

ReduceTask的执行流程：

1. 数据按照分区规则发送到reducetask
2. reducetask将来自多个maptask的数据进行合并，排序（外部排序===》归并排序）
3. 按照key相同分组
4. 一组数据调用一次reduce(k,iterable<v>values,context)
5. 处理后的数据交由reducetask
6. reducetask调用FileOutputFormat组件
7. FileOutputFormat组件中的write方法将数据写出。

总结

ReduceTask任务的数量是由谁决定的？
job.setNumReduceTasks(5);
是指定的，设置的几个就执行几个。
这个值不能瞎设置，要参考分区数量，加入有三个分区，ReduceTask任务就需要指定为3个。

关于片和块

假如我现在500M这样的数据，如何存储？
500M = 128M + 128M + 128M + 116M 分为四个块进行存储。
计算的时候，是按照片儿计算的，而不是块儿。
块是物理概念，一个块就是128M ,妥妥的，毋庸置疑。
片是逻辑概念，一个片大约等于一个块。

假如我现在需要计算一个300M的文件，这个时候启动多少个MapTask任务？答案是有多少个片儿，就启动多少个任务。
一个片儿约等于 一个块，但是最大可以 128M1.1倍= 140.8
300M
128M 启动一个Map任务进行读取
172M 172M 和 128M * 1.1 =140.8M 进行比较，如果大于 ,继续进行切割
128M 启动一个任务Map任务
剩余44M 剩余的44M 和 128M1.1倍比较，小于这个值，剩余的44M 就单独起一个Map任务
300m的数据，分给了3个MapTask任务进行处理。

如果是260M的数据，由多少个Map任务处理？
128M 第一个任务
132M 跟 128M * 1.1 进行比较，发现小于这个值，直接一个Map任务搞定，不在启动第三个任务了。

比如班里的同学一起搬砖，每人规定搬3块，假定砖还剩4块，到某个同学了，他就直接搬完即可，没必要让另一个同学因为一块砖，而专门跑一趟。

1、什么是片，什么是块？
块是物理概念，片是逻辑概念。一般片 = 块的，但是到最后一次的时候，有可能片> 块，但是绝对不能超过块的1.1倍。
2、mapreduce 启动多少个MapTask任务？
跟片有关系，有多少个片，就启动多少个map任务。跟块儿无关。

Shuffle 过程

MapReduce的Shuffle过程指的是MapTask的后半程，以及ReduceTask的前半程，共同组成的。
从MapTask中的map方法结束，到ReduceTask中的reduce方法开始，这个中间的部分就是Shuffle。是MapReduce的核心，心脏。

map端：

1、map中的context.write方法，对外写出的时候，其实是写入到了一个环形缓冲区内（内存形式的），这个环形缓冲区大小是100M,可以通过参数设置。如果里面的数据大于80M,就开始溢写（从内存中将数据写入到磁盘上）。溢写的文件存放地址可以设置。
2、在溢写过程中，环形缓冲区不会停止工作，是会利用剩余的20%继续存入环形缓冲区的。除非是环形缓冲区的内存满了，map任务就被阻塞了。
在溢写出来的文件中，是排过序的，排序规则：快速排序算法。在排序之前，会根据分区的算法，对数据进行分区。是在内存中，先分区，在每一个分区中再排序，接着溢写到磁盘上的。
3、溢写出来的小文件需要合并为一个大文件，因为每一个MapTask只能有一份数据。就将相同的分区文件合并，并且排序（此处是归并排序）。每次合并的时候是10个小文件合并为一个大文件，进行多次合并，最终每一个分区的文件只能有一份。
假如100个小文件，需要合并几次呢？
100 每10分合并一次，第一轮：100个文件合并为了10个文件，这10个文件又合并为一个大文件，总共合并了11次。

4、将内存中的数据，溢写到磁盘上，还可以指定是否需要压缩，以及压缩的算法是什么。

reduce端：

1、reduce端根据不同的分区，拉取每个服务器上的相同的分区的数据。
reduce任务有少量复制线程，因此能够并行取得map输出。默认值是5个线程，但这个默认值可以修改设置mapreduce.reduce.shuffle. parallelcopies 属性即可。
2、如果map上的数据非常的小，该数据会拉取到reduce端的内存中，如果数据量比较大，直接拉取到reduce端的硬盘上。

环形缓冲区【嘚瑟部分】：

环形缓冲区，其实是一个数组，将数组分为两部分，分割的这个点就称之为轴心。存储KV键值对，是从左到右，类似于顺时针，因为每一个KV键值对都有对应的元数据。元数据是从轴心开始，从右向左执行。

当两者数据占用空间达到80%的时候，需要清理数组，清理完之后，轴心发生了变化。

KV键值对的元数据，

（每四个是一组，共计4组）

前面四个第一组：：表示Value的起始位置，第二组：Key值的起始位置，第三组：分区信息，第四组：val的长度。这些内容称之为KV键值对的meta数据（元数据）。

Combiner

这个Combiner是一个优化的代码，对于我们最终的结果没有任何的影响。

map端产生的数据，会被拉去到reduce端进行合并，有可能map端产生的数据非常的大，不便于在网络间传输，那么有没有办法可以缩小map端的数据呢？

之前： java 1 java 1 java 1 传递给reduce

现在： java 3 传递给reduce

Combiner其实就是运行在mapTask中的reducer。 Reducer其实就是合并代码的。Combiner是作用在Map端的。

这个结果不是最终的结果，而是一个临时的小统计。 最终reduce是会将所有的map结果再次进行汇总才是我们最终想要的统计结果。

Combiner 只能用于对统计结果没有影响的场景下。
一般只用于 统计之和，统计最大值最小值的场景下。统计平均值等情况是不能用的。

在代码中如何使用？

Combiner起作用的地方：

Combiner 其实作用于两个地方，一个是环形缓冲区溢写磁盘的时候，除了分区，排序之外，还可以做合并操作，将内存中的 hello 1 hello 1 hello 1 会合并为 hello 3

第二个位置是小文件合并为MapTask的大文件的时候，会将多个 hello 的值相加 hello 19，但是这个不是最终的答案，最终答案是将多个MapTask任务中的hello 进行合并才是最终的结果。