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hadoop map-reduce中的文件並發操作

編輯:更多數據庫知識

這樣的操作在map端或者reduce端均可。下面以一個實際業務場景中的例子來簡要說明。

問題簡要描述:

假如reduce輸入的key是Text(String),value是BytesWritable(byte[]),不同key的種類為100萬個,value的大小平均為30k左右,每個key大概對應 100個value,要求對每一個key建立兩個文件,一個用來不斷添加value中的二進制數據,一個用來記錄各個value在文件中的位置索引。(大量的小文件會影響HDFS的性能,所以最好對這些小文件進行拼接)

當文件數量較小時,可以考慮使用MultipleOutput來進行key-value的分流,可以按照key的不同,將其輸出到不同的文件或者目錄中。但是reduce的數量只能為1,不然每個reduce都會生成相同的目錄或者文件,不能達到最終的目的。此外最重要的是,操作系統對每個進程打開的文件數量的限制,默認為1024,集群的各個datanode可能會配置更高的值,但最多在幾萬左右,仍然是一個限制因素。不能滿足百萬文件的需求。

reduce的主要目的是用來歸並key-value並輸出到HDFS上,我們當然也可以在reduce中進行其他的操作,比如文件讀寫。因為默認的partitioner保證同一個key的數據肯定會在同一個reduce中,所以在每個reduce中只用打開兩個文件進行讀寫即可(一個索引文件,一個數據文件)。並發度由reduce數量決定,將reduce數量設為256,那我們就可以同時處理256個key的數據(partioner保證了不同reduce處理的key不同,不會引起文件讀寫沖突)。這樣的並發度的效率是很客觀的,可以在較短的時間內完成需求。

思路是這樣,但同時由於hdfs的特性以及hadoop的任務調度,在文件讀寫過程中,仍有可能會出現很多問題,下面簡要說些一些常見的會碰到的問題。

1.org.apache.hadoop.hdfs.protocol.AlreadyBeingCreatedException異常

這可能是最經常碰到的一個問題。可能的原因如下:

(1)文件流沖突。

一般創建文件時都會打開一個供寫入的文件流。而我們希望是追加,所以如果使用了錯誤的API ,就有可能引起上述問題。以FileSystem類為例,如果使用create()方法之後再調用append()方法,就會拋出上述異常。所以最好使用createNewFile方法,只創建文件,不打開流。

(2)mapreduce推測執行機制

mapreduce 為了提高效率,會在一個任務啟動之後,同時啟動一些相同的任務(attempt),其中有一個attempt成功完成之後,視為整個task完成,其結果 作為最終結果,並且殺掉那些較慢的attempt。集群一般會開啟此選項以優化性能(以空間換時間)。但在本問題環境下推測執行卻不太合適。因為我們一般希望一個task 用來處理一個文件,但如果啟動推測執行,會有幾個attempt同時試圖操作同一個文件,就會引發異常。所以最好關掉此選項,將 mapred.reduce.max.attempts 設為1,或者將mapred.reduce.tasks.speculative.execution設為false.

但此時仍有可能會出現問題。因為如果一個task的唯一attempt出現問題,在被kill掉之後,task仍會另起一個attempt,此時因為前一個attempt異常終止,仍有可能會影響到新起的attempt的文件操作,引發異常。所以最安全的方法是,借鑒推測執行的機制(每個attempt各自生成自己的結果,最終選擇一個作為最終結果),以每個attempt的id號為後綴附加到所操作的文件上,同時捕獲所有文件操作的異常並處理,這樣可避免文件的讀寫沖突。Context可以用來獲取運行時的一些上下文信息,可以很容易得到attempt的id號。注意,此時如果開啟推測執行也可以,但是會生成很多相同的文件(每個attempt一份),仍然不是最好的解決方法。

同時,我們可以利用reduce的輸出來記錄運行“不正常的” key.這些task大多數是attempt_0被殺掉而重啟了一個attempt_1,所以下面的文件一般為兩份。可以對這些情況的key輸出(文件異常或者attemptID > 0),並進行一些後續處理,比如文件重命名,或者緊對這些key重新寫入。因為此種情況的key一般只占極少數,所以並不影響總體的效率。

2.文件異常處理

最好能將mapreduce中的所有文件操作都設置好異常處理。不然一個文件異常就有可能會使整個job失敗。所以從效率來講,最好是在文件發生異常時將其key作為reduce的輸出以進行記錄。因為同時mapreduce會重啟一個task attempts重新進行文件讀寫,可保證我們得到最終的數據,最後所需的只是對那些異常的key進行一些簡單的文件重命名操作即可。

3.多目錄以及文件拼接

如果我們將key的種類設為1000萬,上述方法會生成太多的小文件從而影響hdfs的性能,另外,因為所有文件都在同一個目錄下,會導致同一個目錄下文件數目過多而影響訪問效率。

在創建文件的同時建立多個子目錄,一個有用的方法是以reduce的taskid來建立子目錄。這樣有多少個reduce就可以建立多少個子目錄,不會有文件沖突。同一個reduce處理的key都會在同一個目錄下。

文件拼接要考慮的一個索引的問題。為了將文件索引建立的盡量簡單,應該盡量保證同一個key的所有數據都在同一個大文件中。這可以利用key的hashCode來實現。如果我們想在每個目錄下建立1000個文件,只需將hashCode對1000取余即可。

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