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MapReduce和Spark的Shuffle原理详解

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简介:
本文深入解析了大数据处理中两个关键技术框架——MapReduce与Spark的Shuffle机制,探讨两者在数据重分布及合并过程中的异同。 Shuffle 的本义是洗牌或混洗,即将一组有规则的数据尽量转换为无规律的状态,越随机越好。而在 MapReduce 中的 Shuffle 则更像是洗牌过程的逆向操作,即把一组无序数据整理成具有一定规则的形式。 为什么 MapReduce 计算模型需要包含 Shuffle 过程呢?我们知道,在这个计算框架中通常包括两个关键阶段:Map(映射)和 Reduce(规约)。其中,Map 负责对输入的数据进行过滤与分发;而 Reduce 则负责汇总并处理由 Map 阶段输出的结果。Reduce 的数据来源正是来自 Map 输出的内容。为了使这些中间结果能够被正确地传递给后续的计算任务,在从 Map 输出到 Reduce 输入的过程中,需要通过 Shuffle 来完成必要的重组和整理工作。 因此,可以将整个从映射阶段向规约阶段过渡的过程统称为 Shuffle 过程。Shuffle 机制确保了数据在不同处理节点之间的高效传输与合理分配。

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  • MapReduceSparkShuffle
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    本文深入解析了大数据处理中两个关键技术框架——MapReduce与Spark的Shuffle机制,探讨两者在数据重分布及合并过程中的异同。 Shuffle 的本义是洗牌或混洗,即将一组有规则的数据尽量转换为无规律的状态,越随机越好。而在 MapReduce 中的 Shuffle 则更像是洗牌过程的逆向操作,即把一组无序数据整理成具有一定规则的形式。 为什么 MapReduce 计算模型需要包含 Shuffle 过程呢?我们知道,在这个计算框架中通常包括两个关键阶段:Map(映射)和 Reduce(规约)。其中,Map 负责对输入的数据进行过滤与分发;而 Reduce 则负责汇总并处理由 Map 阶段输出的结果。Reduce 的数据来源正是来自 Map 输出的内容。为了使这些中间结果能够被正确地传递给后续的计算任务,在从 Map 输出到 Reduce 输入的过程中,需要通过 Shuffle 来完成必要的重组和整理工作。 因此,可以将整个从映射阶段向规约阶段过渡的过程统称为 Shuffle 过程。Shuffle 机制确保了数据在不同处理节点之间的高效传输与合理分配。
  • MapReduceShuffle过程
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    本文详细解析了MapReduce编程模型中的Shuffle阶段,包括其工作原理、主要作用及优化方法,帮助读者深入理解数据处理流程。 MapReduce是Hadoop生态系统中的分布式计算框架,而Shuffle过程则是其核心部分。顾名思义,“Shuffle”意味着洗牌或打乱的意思,在Java API中也有类似的方法Collections.shuffle(List)可以随机地打乱参数list里的元素顺序。 在集群环境中,大部分map task与reduce task的执行是在不同的节点上进行的。因此,当Reduce任务需要处理数据时,它必须从其他节点上的Map任务获取结果。如果正在运行的任务数量较多,则会对内部网络资源造成严重消耗。然而,在这种情况下我们无法限制这些正常的消耗量。 Shuffle过程的目标在于: - 完整地将map task端的数据拉取到reduce端。 - 在跨节点传输数据时,尽可能减少不必要的带宽使用。 - 减少磁盘IO对任务执行的影响。 整个shuffle过程可以分为两个部分:Map端和Reduce端。接下来我们将详细描述这两部分的过程: 在Map阶段,输入数据来源于HDFS的block,在MapReduce概念中,map task仅读取split。Split与Block之间的关系可能为多对一,默认情况下是一对一的关系。 当mapper运行后,得知其输出是一个key-value形式的数据:例如键是“aaa”,值是数值1。 在此过程中,每个任务执行时产生的结果会被存储在内存缓冲区中;一旦该区域接近满载,则需要将数据以临时文件的形式存放到磁盘上。整个map task完成后,会合并所有生成的临时文件来创建最终输出,并等待reduce task拉取这些数据。 到了Reduce阶段: - Reduce task从Map任务获取所需的数据。 - 获取到的数据被存储在内存缓冲区中并进行排序和归并操作。 - 最后由reduce task将处理结果输出出来。 Shuffle过程的优化目标包括: * 减少需要传输的数据量; * 尽可能使用内存而非磁盘来保存中间数据; * 缓解磁盘IO对任务执行效率的影响。 总而言之,shuffle是MapReduce的核心环节之一,它负责从map task获取结果并将其传递给reduce task。它的主要目标是在保证完整性和准确性的同时减少网络消耗和降低磁盘IO的负面影响,并尽可能利用内存资源来提高整体性能。
  • Spark源码析系列(六):Shuffle过程
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    本篇文章为《Spark源码解析》系列第六篇,主要聚焦于解析Spark中的Shuffle过程,深入探讨其工作机制与实现原理。 在Spark大会上,所有的演讲嘉宾普遍认为shuffle是影响性能的关键因素,并对此感到束手无策。之前参加百度面试时也被问及这个问题,当时我未能给出答案。 本段落围绕以下几个问题展开讨论:shuffle过程的划分?中间结果如何存储?数据又是怎样被拉取过来的? 在Spark的操作模型中,RDD(弹性分布式数据集)是核心概念之一。当调用诸如reduceByKey或groupByKey这样的操作时,就需要进行shuffle处理。这里以reduceByKey为例加以说明。 当我们自定义了分区函数par后,在执行reduceByKey的过程中可以手动设置减少任务的数量;若不指定,则可能会导致无法控制的情况出现。
  • MapReduce执行流程及Shuffle环节
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  • HadoopSpark安装
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  • MapReduce流程
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    简介:本文详细解析了MapReduce的工作原理和执行流程,帮助读者理解数据处理框架的核心机制及其在大数据分析中的应用。 里面有一张图详细展示了MapReduce的流程,还算实用。
  • Hadoop MapReduce多输出
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    本文详细解析了Hadoop MapReduce框架中的多输出功能,介绍了如何配置和使用该特性以实现数据处理任务中多个输出结果的需求。 Hadoop MapReduce中的多输出FileOutputFormat及其子类会将产生的文件放在输出目录下。每个reducer生成一个单独的文件,并且这些文件由分区号命名:例如part-r-00000,part-r-00001等。在某些情况下,可能需要控制输出文件名或让每个reducer生成多个文件。为此,MapReduce提供了MultipleOutputFormat类。 使用MultipleOutputFormat类可以将数据写入到多个文件中,并且这些文件的名称可以根据键和值或者任意字符串来确定。这允许每个reducer(或仅mapper作业)创建多个输出文件。对于map任务产生的输出,则采用name-r-nnnnn形式命名文件。
  • MapReduce:Hadoop组件深度
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    本教程深入剖析了MapReduce框架在Hadoop生态系统中的核心作用及其工作原理,旨在帮助读者掌握数据处理技巧。 MapReduce 是一个用于分布式运算程序的编程框架,是 Hadoop 数据分析的核心组件。它的核心思想在于将用户编写的逻辑代码与架构中的各个组件整合成一个分布式运算程序,从而实现对海量数据进行并行处理,提高效率。 对于大量无法在单机上有效处理的数据而言,在集群环境中运行单机版的程序会显著增加复杂性。因此,引入 MapReduce 架构可以使开发人员专注于核心业务逻辑的编写,并将公共功能封装为框架以简化开发流程。 一个完整的 MapReduce 程序包含三类实例进程:MRAppMaster,负责整个程序的协调过程。
  • Spark贡献者陈超Spark精髓
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    本文由Spark社区活跃贡献者陈超撰写,深入浅出地解析了Apache Spark的核心技术与设计理念,帮助读者全面理解Spark框架的精妙之处。 课程介绍:深入浅出Spark 课程大纲: 1. Spark生态系统概述 2. Scala简述与示例 3. Spark编程模型 4. Spark容错处理 5. Spark任务调度简介
  • CRC校验与步骤()
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    本文深入解析了CRC(循环冗余校验)的工作机制及其应用步骤,帮助读者全面理解如何利用CRC进行数据传输中的错误检测。 详细描述CRC卷积校验原理及使用方法讲解,帮助快速了解CRC的使用方式。