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MapReduce原理

(*-*)浩
發布: 2019-06-05 14:15:18
原創
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MapReduce是一種程式設計模型,用於大規模資料集(大於1TB)的平行運算。概念"Map(映射)"和"Reduce(歸約)",是它們的主要思想,都是從函數式程式語言裡借來的,還有從向量程式語言裡借來的特性。

MapReduce原理

它大大方便了程式設計人員在不會分散式並行程式設計的情況下,將自己的程式運行在分散式系統上。目前的軟體實作是指定一個Map(映射)函數,用來把一組鍵值對映射成一組新的鍵值對,指定並發的Reduce(歸約)函數,用來確保所有映射的鍵值對中的每一個共享相同的鍵組。

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#MapReduce執行流程

MapReduce原理上圖是論文裡給的流程圖。一切都是從最上方的user program開始的,user program連結了MapReduce函式庫,實作了最基本的Map函數和Reduce函數。圖中執行的順序都用數字標記了。

1.MapReduce函式庫先把user program的輸入檔分成M份(M為使用者定義),每份通常有16MB到64MB,如圖左方所示分成了split0~4;然後使用fork將使用者進程拷貝到叢集內其它機器上。

2.user program的副本中有一個稱為master,其餘稱為worker,master是負責調度的,為空閒worker分配作業(Map作業或Reduce作業),worker的數量也是可以由用戶指定的。

3.被分配了Map作業的worker,開始讀取對應分片的輸入數據,Map作業數量是由M決定的,和split一一對應;Map作業從輸入數據中抽取出鍵值對,每一個鍵值對都會作為參數傳遞給map函數,map函數產生的中間鍵值對被緩存在記憶體中。

4.快取的中間鍵值對會被定期寫入本機磁碟,而且被分成R個區,R的大小是由使用者定義的,將來每個區會對應一個Reduce作業;這些中間鍵值對的位置會被通報給master,master負責將訊息轉發給Reduce worker。

5.master通知分配了Reduce作業的worker它負責的分區在什麼位置(肯定不止一個地方,每個Map作業產生的中間鍵值對都可能映射到所有R個不同分區),當Reduce worker把所有它負責的中間鍵值對都讀過來後,先對它們進行排序,使得相同鍵的鍵值對聚集在一起。因為不同的鍵可能會對應到同一個分區也就是同一個Reduce作業(誰讓分區少呢),所以排序是必須的。

6.reduce worker遍歷排序後的中間鍵值對,對於每個唯一的鍵,都將鍵與關聯的值傳遞給reduce函數,reduce函數產生的輸出會加到這個分區的輸出文件中。

7.當所有的Map和Reduce作業都完成了,master喚醒正版的user program,MapReduce函數呼叫回傳user program的程式碼。

所有執行完畢後,MapReduce輸出放在了R個分區的輸出檔中(分別對應一個Reduce作業)。使用者通常並不需要合併這R個文件,而是將其作為輸入交給另一個MapReduce程式處理。整個過程中,輸入資料是來自底層分散式檔案系統(GFS)的,中間資料是放在本機檔案系統的,最終輸出資料是寫入底層分散式檔案系統(GFS)的。而且我們要注意Map/Reduce作業和map/reduce函數的差異:Map作業處理一個輸入資料的分片,可能需要呼叫多次map函數來處理每個輸入鍵值對;Reduce作業處理一個分區的中間鍵值對,期間要對每個不同的鍵呼叫一次reduce函數,Reduce作業最終也會對應一個輸出檔。

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