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MapReduce01 概述
阅读原文时间：2023年07月09日阅读：1

MapReduce 概述

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放假回家了，笔记本没有环境，后面的图片源于网络

MapReduce是一个分布式运算程序的编程框架。

MapReduce 核心功能是将用户编写的业务逻辑代码和自带默认组件整合成一个完整的分布式运算程序，并发运行在一个 Hadoop 集群上。

优点

1.MapReduce 易于编程

它简单的实现一些接口， 就可以完成一个分布式程序， 这个分布式程序可以分布到大量廉价的 PC 机器上运行。也就是说你写一个分布式程序，跟写一个简单的串行程序是一模一样的。

2.良好的扩展性

可以动态增加服务器，解决计算资源不够的问题

3.高容错性

任何一台机器挂掉，可以将任务转移到其他节点， 而且这个过程不需要人工参与， 而完全是由Hadoop内部完成的。

4.适合 PB 级以上海量数据的离线处理

可以实现上千台服务器集群并发工作，提供数据处理能力。

缺点

1.不擅长实时计算

MapReduce 无法像 MySQL 一样，在毫秒或者秒级内返回结果。不擅长快速响应。

2.不擅长流式计算

流式计算的输入数据是动态的， 而 MapReduce 的输入数据集是静态的， 不能动态变化。

Sparkstreaming和flink擅长流式计算

3.不擅长DAG有向无环图计算

多个应用程序存在依赖关系，后一个应用程序的输入为前一个的输出。MapReduce可以做，但是中间的结果会存于磁盘，会造成大量的磁盘 IO，效率很低。

Spark擅长，中间结果基于内存。

MapReduce将计算过程分为两个阶段:Map和Reduce

1.Map阶段并行处理输入数据 –> 负责大任务分小任务

2.Reduce阶段对Map结果进行汇总 –> 负责汇总结果

需求

统计输入数据中每一个单词出现的次数，统计结果a-p一个文件，q-z一个文件。

核心思想

说明

1.Map阶段统计单词的时候，只会记录ranan:1,不会记录ranan:2,相同单词统计次数由Reduce阶段完成

2.MapReduce编程模型只能包含一个Map阶段和一个Reduce阶段。如果逻辑很复杂，只能多个MapReduce程序串行运行。也就是中间结果也会写入磁盘，所以说不擅长DAG有向无环图。

一个完整的MapReduce程序再分布式运行时有三类实例进程。

（1）MrAppMaster(是ApplicationMaster的子进程)：负责整个程序的过程调度及状态协调。是运行一个job/任务/mr的老大

（2）MapTask：负责 Map 阶段的整个数据处理流程。

（3）ReduceTask：负责 Reduce 阶段的整个数据处理流程。

案例的存储位置:/opt/module/hadoop-3.1.3/share/hadoop/mapreduce

下下来是个jar包，把jar包拖进编译工具里，通过反编译工具反编译源码。

发现 WordCount 案例

1.写在main方法里的叫driver

2.有 Map 类

3.Reduce 类

数据的类型是 Hadoop 自身封装的序列化类型。

用户编写的程序分为三部分:Mapper、Reducer和Driver

7.1 Mapper阶段

1.用户自定义的Mapper要继承系统的Mapper类

2.Mapper的输入数据是KV对的形式(KV的类型可自定义)

K是这一行的偏移量，V是这一行的内容。

3.Mapper中的业务逻辑写在map()方法中

4.Mapper的输出数据是KV对的形式(KV的类型可自定义)

5.MapTask进程对每一个<K,V>调用一次map()方法

7.2 Reduce阶段

1.用户自定义的Reducer要继承自己的父类

2.Reducer的输入类型对应Mapper的输出数据类型，也是KV。

3.Reduce的业务逻辑写在reduce()方法中

4.ReduceTask进程对每一组相同k的<k,v>组调用一次reduce()方法。

有多少个不同k，调用多少次reduce。

7.3 Driver阶段

相当于YARN集群的客户端，用于提交我们整个程序到YARN集群，提交的是封装了MapReduce程序相关运行参数的job对象

本地测试

1.需求

再给定的文本文件中统计输出每一个单词出现的总次数

1).给定的输入数据 Hello.txt

2).期望输出数据（按首字母排序）

atguigu 2

banzhang 1

cls 2

hadoop 1

jiao 1

ss 2

xue 1

2.需求分析

Mapper阶段说明

1.转换成String的原因是，Text的API少，Java中对字符串处理的API多。

Driver阶段说明

1.指定job的输出结果路径，输出的文件不能提前存在

3.环境准备

1)创建maven工程MaoReduceDemo,修改成自己的Maven仓库.

2)在pom.xml文件中添加版本信息和依赖

<properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <java.version>1.8</java.version>
        <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
        <encoding>UTF-8</encoding>
</properties>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.hadoop</groupId>
        <artifactId>hadoop-client</artifactId>
        <version>3.1.3</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>junit</groupId>
        <artifactId>junit</artifactId>
        <version>4.12</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.slf4j</groupId>
        <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
        <version>1.7.30</version>
    </dependency>
</dependencies>

3)在项目的 src/main/resources 目录下，新建一个文件，命名为“log4j.properties”(打印相关日志)

log4j.rootLogger=INFO, stdout
log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m%n
log4j.appender.logfile=org.apache.log4j.FileAppender
log4j.appender.logfile.File=target/spring.log
log4j.appender.logfile.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.logfile.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m%n

4)创建包名 com.ranan.mapreduce.wordcount

在本包下创建三个类WordCountMapper、WordCountReducer、WordCountDriver

4.编写程序

始终关注输入与输出

编写Mapper类

说明

1.继承的类导入import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;

2.Text导入的包是org.apache.hadoop.io

3.Mapper类 

package com.ranan.mapreduce.wordcount;

import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;
import java.io.IOException;

/**
 * KEYIN, map阶段输入的key的类型：LongWritable
 * VALUEIN,map阶段输入value类型：Text
 * KEYOUT,map阶段输出的Key类型：Text
 * VALUEOUT,map阶段输出的value类型：IntWritable
 */
public class WordCountMapper extends Mapper<LongWritable, Text, Text, IntWritable> {
    //定义输出类型 会反复使用到，定义为成员变量。
    private Text outK = new Text();
    private IntWritable outV = new IntWritable(1);  //map阶段不进行聚合，所以记为1

    @Override
    protected void map(LongWritable key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException {

        // 1 获取一行 转化为string类型使用其api进行分割
        // xxxxxx xxxxxx
        String line = value.toString();

        // 2 切割(取决于原始数据的中间分隔符)
        // xxxxxxx
        // xxxxxxx
        String[] words = line.split(" ");

        // 3 循环写出
        for (String word : words) {
            //输出的类型需要时Text，但是当循环次数大时，不断创建态浪费资源。同理map的是每行调用，所以这里把该语句放在最外面。
            //Text outk = new Text();

            // 封装outk
            outK.set(word);

            // context信息传递，把结果传递出去
            context.write(outK, outV);
        }
    }
}

编写reducer类

类的结构同mapper方法相似。

抽象类 Context 用于与map和系统交互
run方法里{
    setup:任务开始的初始化
    核心方法reduce:每一种key会被调用一次
    cleanup:任务结束后的收尾
}

reduce方法的重写。

map的输出是reduce的输入。

package com.ranan.mapreduce.wordcount;

//注意导入的包
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;

import java.io.IOException;

/**
 * KEYIN, reduce阶段输入的key的类型：Text
 * VALUEIN,reduce阶段输入value类型：IntWritable
 * KEYOUT,reduce阶段输出的Key类型：Text
 * VALUEOUT,reduce阶段输出的value类型：IntWritable
 */
public class WordCountReducer extends Reducer<Text, IntWritable,Text,IntWritable> {
    private IntWritable outV = new IntWritable();

    //values不是迭代器，类似与集合，values.iterator()获取其迭代器
    @Override
    protected void reduce(Text key, Iterable<IntWritable> values, Context context) throws IOException, InterruptedException {

        int sum = 0;

        // xxxxxxx, (1,1)
        // 将values进行累加
        for (IntWritable value : values) {
        //value.get() 将IntWritable转换成int类型
            sum += value.get();
        }

        outV.set(sum);

        // context信息传递，把结果传递出去
        context.write(key,outV);
    }
}

编写 Driver 驱动类

1.获取job

2.设置jar包路径

3.关联mapper和reducer

4.设置map输出的kv类型

5.设置最终输出的kV类型,有些程序没有reduce阶段，所以这里设置的是最终输出而不是reduce输出类型

6.设置输入路径和输出路径

7.提交job

package com.ranan.mapreduce.wordcount;

//注意导入的包
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;

import java.io.IOException;

public class WordCountDriver {

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InterruptedException {

        // 1 获取job
        Configuration conf = new Configuration();
        Job job = Job.getInstance(conf);

        // 2 设置jar包路径
     job.setJarByClass(WordCountDriver.class);

        // 3 关联mapper和reducer
        job.setMapperClass(WordCountMapper.class);
        job.setReducerClass(WordCountReducer.class);

        // 4 设置map输出的kv类型
        job.setMapOutputKeyClass(Text.class);
   job.setMapOutputValueClass(IntWritable.class);

        // 5 设置最终输出的kV类型
        job.setOutputKeyClass(Text.class);
        job.setOutputValueClass(IntWritable.class);

        // 6 设置输入路径和输出路径
        FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path("D:\\input\\inputword"));
        FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path("D:\\hadoop\\output"));

        // 7 提交job
        //正常提交job.submit()
        boolean result = job.waitForCompletion(true); //可以监控并打印job信息
        System.exit(result ? 0 : 1);
    }
}

补充类型转换

String与Text转换

//Text转换成String
text.toString()
//String转换成Text
new Text outK = new Text();
outK.set(string)

Int与IntWritable转换

//IntWritable转换成int
text.get()
//Int转换成IntWritable
new IntWritable outK = new IntWritable();
outK.set(int)

5.本地测试

注意：此时如果再运行一遍，会报错。在mapreduce中，如果输出路径存在会报错

Debug

先执行WordCountDriver类的main方法，之后跳转到mapper类的run方法。

run方法里先执行setup初始化，在执行重写的map方法，最后执行cleanup方法。

进入到reducer类的run方法。

run方法里先执行setup初始化，在执行重写的reduce方法，最后执行cleanup方法。

提交到集群测试

本地运行是通过下载了hadoop相关的依赖，运行的代码。但是在生产环境中，是需要在linux虚拟机上的集群运行的。

如何在linux上运行，打包上传到虚拟机上。

1.用 maven 打 jar 包，需要添加的打包插件依赖

将以下代码添加到pom.xml配置文件种

<project>

<build>
    <plugins> 

        <plugin>
            <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
            <version>3.6.1</version>
            <configuration>
      //使用jdk1.8编译因为虚拟机上装的jdk是1.8版本的              <source>1.8</source>
                <target>1.8</target>
            </configuration>
        </plugin> 

//把依赖也打包进去如pom.xml里的junit，org.apche.hadoop..等
//正常情况是不需要的，集群里已经有了
        <plugin>
            <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
            <configuration>
                <descriptorRefs>
                    <descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
                </descriptorRefs>
            </configuration>
            <executions>
                <execution>
                    <id>make-assembly</id>
                    <phase>package</phase>
                    <goals>
                        <goal>single</goal>
                    </goals>
                </execution>
            </executions>
        </plugin>
    </plugins>
</build> 

</project>

2.将程序打成 jar 包

打包完毕，生成jar包

3.上传jar包到Hadoop 集群的/opt/module/hadoop-3.1.3 路径

注意

刚刚的程序中，我们写的路径是本地windows的路径,那么上传到集群该路径是肯定不存在的，所以还需要修改程序。

之前在集群中使用的命令，输入的路径和输出的路径是不确定的，是依靠命令行动态输入的。

[ranan@hadoop102]# hadoop jar share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-3.1.3.jar wordcount /wcinput /wcoutput

修改程序,对于新改的程序，先点clean把前面的删掉，再点package进行导包。

FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path(args[0]));
FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(args[1]));

将6kb(不带依赖)的复制到桌面并改名wc.jar。

linux上先切换到jar包要上传的路径

cd /opt/Software/hadopp-3.1.3

拖拽上传

4.执行wc.jar包

首先需要输入的源文件

启动集群后，发现/input/word.txt可以作为输入文件

执行wc.jar程序

注意

打包用的JDK8，hadoop里面是JDK8，但是本地安装的是JDK11、Maven使用的是JDK11。

所以执行命令的时候会报错。

hadoop3.x目前只支持jdk1.8。修改版本到JDK8。

然后再重新生成jar包，导入jar包到集群，再重新运行程序。

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