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1.3 MapReduce工作流程

官方给的定义:系统执行排序、将map输出作为输入传给reducer的过程称为Shuffle。(看完是不是一脸懵逼)通俗来讲,就是从map产生输出开始到reduce消化输入的整个过程称为Shuffle。如下图用黑线框出的部分:

img

圆形缓冲区介绍:

img

每一个map任务都会有一个圆形缓冲区。默认大小100MB(io.sort.mb属性)阈值0.8也就是80MB(mapreduce.map.sort.spill.percent属性指定) ,

一旦达到阈值一个后台线程开始把内容写到(spill)磁盘的指定目录mapred.local.dir下的新建的一个溢出写文件。写入磁盘前先partition、sort、[combiner]。一个map task任务可能产生N个磁盘文件。map task运算完之后,产生了N个文件,然后将这些文件merge合成一个文件。 如果N=2,合成的新文件写入磁盘前只经过patition(分区)和sort(排序)过程,不会执行combiner合并(无论是否指定combiner类),如下图所示:

img

如果N>=3,合成的新文件写入磁盘前经过patition(分区)、sort(排序)过和combiner合并(前提是指定了combiner类),如下图所示:

img

思考:为什么只有当N>=3时,合成文件才会执行combiner呢?

这是因为如果N<3时,执行combiner虽然减少了文件的大小,但是同时产生了一定的系统开销。由于减少的文件大小不大,权衡利弊后,确定N<2时不在执行combiner操作。当该map task全部执行完之后,对应的reduce task将会拷贝对应分区的数据(该过程称为fetch),如下图所示:

img

其它的map task任务完成后,对应的reduce task也同样执行fetch操作,如下图所示:

img

每个map任务的完成时间可能不同,因此只要有一个任务完成,reduce任务就开始复制其输出。该阶段被称为reduce的复制阶段。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,但这个默认值可以通过设置mapred.reduce.parallel.copies属性改变。

image-20220331101208975

复制完所有map输出后,reduce任务进入合并阶段,该阶段将合并map输出,并维持其顺序排序(相当于执行了sort),如果指定了combiner,在写入磁盘前还会执行combiner操作。

那么具体是如何合并的呢? 合并因子默认是10,可以通过io.sort.factor属性设置。合并过程是循环进行了,可能叫经过多趟合并。目标是合并最小数量的文件以便满足最后一趟的合并系数。假设有40个文件,我们不会在四趟中每趟合并10个文件从而得到4个文件。相反,第一趟只合并4个文件,随后的三趟分别合并10个文件。再最后一趟中4个已合并的文件和余下的6个(未合并的)文件合计10个文件。具体流程如下图所示:

image-20220331101237595

注意:这并没有改变合并次数,它只是一个优化措施,目的是尽量减少写到磁盘的数据量,因为最后一趟总是直接合并到reduce。 看到这里您是否理解了Shuffle的具体原理呢,如果没有,也没有关系,接下来我们通过一个wordcount案例再将整个流程梳理一遍。

image-20220331101607092

在分区(分区规则:按首字母分四个区,分别为a-i,j-q,r-z,其它)的过程中,会将相同的单词合并到一起,将出现次数用逗号隔开,如上图所示。注意此时还没有排序。

接着执行排序操作,默认排序规则是按照key的字典升序排序,当然你也可以指定排序规则,排序后如下图所示:

img

接下来执行combiner操作,将每个单词后续的1求和。

imgcombiner的结果如上图所示

map任务执行完,产生N个spill文件,接着对N个文件进行合并,分以下两种情况:1.N<3,无论是否指定combiner类,合并文件时都不会执行combiner

img

2.N>=3,如果指定了combiner类将执行combiner操作,如下图:

img

接下来进入fetch(或copy)阶段

img

然后在reduce端进行合并

然后执行最后一趟合并,并将结果直接传给reduce

img

reduce task执行后,输出结果:

img

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