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基于Hadoop大数据分析应用场景与实战

作者:王雷

为了满足日益增长的业务变化,京东的京麦团队在京东大数据平台的基础上,采用了Hadoop等热门的开源大数据计算引擎,打造了一款为京东运营和产品提供决策性的数据类产品-北斗平台。

一、Hadoop的应用业务分析

大数据是不能用传统的计算技术处理的大型数据集的集合。它不是一个单一的技术或工具,而是涉及的业务和技术的许多领域。

目前主流的三大分布式计算系统分别为:Hadoop、Spark和Strom:

  • Hadoop当前大数据管理标准之一,运用在当前很多商业应用系统。可以轻松地集成结构化、半结构化甚至非结构化数据集。
  • Spark采用了内存计算。从多迭代批处理出发,允许将数据载入内存作反复查询,此外还融合数据仓库,流处理和图形计算等多种计算范式。Spark构建在HDFS上,能与Hadoop很好的结合。它的RDD是一个很大的特点。
  • Storm用于处理高速、大型数据流的分布式实时计算系统。为Hadoop添加了可靠的实时数据处理功能

Hadoop是使用Java编写,允许分布在集群,使用简单的编程模型的计算机大型数据集处理的Apache的开源框架。 Hadoop框架应用工程提供跨计算机集群的分布式存储和计算的环境。 Hadoop是专为从单一服务器到上千台机器扩展,每个机器都可以提供本地计算和存储。

Hadoop适用于海量数据、离线数据和负责数据,应用场景如下:

场景1:数据分析,如京东海量日志分析,京东商品推荐,京东用户行为分析

场景2:离线计算,(异构计算+分布式计算)天文计算

场景3:海量数据存储,如京东的存储集群

基于京麦业务三个实用场景

  • 京麦用户分析
  • 京麦流量分析
  • 京麦订单分析

都属于离线数据,决定采用Hadoop作为京麦数据类产品的数据计算引擎,后续会根据业务的发展,会增加Storm等流式计算的计算引擎,下图是京麦的北斗系统架构图:

大数据

(图一)京东北斗系统

二、浅谈Hadoop的基本原理

Hadoop分布式处理框架核心设计

  • HDFS :(Hadoop Distributed File System)分布式文件系统
  • MapReduce: 是一种计算模型及软件架构

2.1 HDFS

HDFS(Hadoop File System),是Hadoop的分布式文件存储系统。

将大文件分解为多个Block,每个Block保存多个副本。提供容错机制,副本丢失或者宕机时自动恢复。默认每个Block保存3个副本,64M为1个Block。将Block按照key-value映射到内存当中。

大数据

(图二)数据写入HDFS

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(图三)HDFS读取数据

2.2 MapReduce

MapReduce是一个编程模型,封装了并行计算、容错、数据分布、负载均衡等细节问题。MapReduce实现最开始是映射map,将操作映射到集合中的每个文档,然后按照产生的键进行分组,并将产生的键值组成列表放到对应的键中。化简(reduce)则是把列表中的值化简成一个单值,这个值被返回,然后再次进行键分组,直到每个键的列表只有一个值为止。这样做的好处是可以在任务被分解后,可以通过大量机器进行并行计算,减少整个操作的时间。但如果你要我再通俗点介绍,那么,说白了,Mapreduce的原理就是一个分治算法。

算法:

  • MapReduce计划分三个阶段执行,即映射阶段,shuffle阶段,并减少阶段。
  • 映射阶段:映射或映射器的工作是处理输入数据。一般输入数据是在文件或目录的形式,并且被存储在Hadoop的文件系统(HDFS)。输入文件被传递到由线映射器功能线路。映射器处理该数据,并创建数据的若干小块。
  • 减少阶段:这个阶段是:Shuffle阶段和Reduce阶段的组合。减速器的工作是处理该来自映射器中的数据。处理之后,它产生一组新的输出,这将被存储在HDFS。

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(图四)MapReduce

2.3 HIVE

hive是基于Hadoop的一个数据仓库工具,可以将结构化的数据文件映射为一张数据库表,并提供完整的sql查询功能,可以将sql语句转换为MapReduce任务进行运行,这套SQL 简称HQL。使不熟悉mapreduce 的用户很方便的利用SQL 语言查询,汇总,分析数据。而mapreduce开发人员可以把己写的mapper 和reducer 作为插件来支持Hive 做更复杂的数据分析。

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(图五)HIVE体系架构图

由上图可知,hadoop和mapreduce是hive架构的根基。Hive架构包括如下组件:CLI(command line interface)、JDBC/ODBC、Thrift Server、WEB GUI、metastore和Driver(Complier、Optimizer和Executor)。

三、Hadoop走过来的那些坑

进行HIVE操作的时候,HQL写的不当,容易造成数据倾斜,大致分为这么几类:空值数据倾斜、不同数据类型关联产生数据倾斜和Join的数据偏斜。只有理解了Hadoop的原理,熟练使用HQL,就会避免数据倾斜,提高查询效率。

End.

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