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分布式计算的部署实践,很好的文章。分布式计算的部署实践,很好的文章。
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── 分布式计算开源框架 Hadoop 入门实践(一)
在 项目设计的过程中,对于它庞大的日志在开始时就考虑使用任务分解的
多线程处理模式来分析统计,在我从前写的文章《
日志分析并行分解设计与实现》中有所提到。但是由于统计的内容
暂时还是十分简单,所以就采用 作为计数器,结合 就完
成了访问控制以及统计的工作。然而未来,对于海量日志分析的工作,还是需
要有所准备。现在最火的技术词汇莫过于“云计算”,在 日益盛行的
今天,互联网应用的数据将会越来越有价值,如何去分析这些数据,挖掘其内
在价值,就需要分布式计算来支撑海量数据的分析工作。
回过头来看,早先那种多线程,多任务分解的日志分析设计,其实是分布式计
算的一个单机版缩略,如何将这种单机的工作进行分拆,变成协同工作的集群,
其实就是分布式计算框架设计所涉及的。在去年参加 大会的时候, 和
合作采用虚拟机来构建集群,无非就是希望使得计算机硬件能够类似
于应用程序中资源池的资源,使用者无需关心资源的分配情况,从而最大化了
硬件资源的使用价值。分布式计算也是如此,具体的计算任务交由哪一台机器
执行,执行后由谁来汇总,这都由分布式框架的 来抉择,而使用者只
需简单地将待分析内容提供给分布式计算系统作为输入,就可以得到分布式计
算后的结果。
! 是 开源组织的一个分布式计算开源框架,在很多大型网站上
都已经得到了应用,如亚马逊、"#$ 和 % 等等。对于我来说,最近
的一个使用点就是服务集成平台的日志分析。服务集成平台的日志量将会很大,
而这也正好符合了分布式计算的适用场景(日志分析和索引建立就是两大应用
场景)。
当前没有正式确定使用,所以也是自己业余摸索,后续所写的相关内容,都是
一个新手的学习过程,难免会有一些错误,只是希望记录下来可以分享给更多
志同道合的朋友。
什么是 Hadoop?
搞什么东西之前,第一步是要知道 (是什么),然后是 (为什么),
最后才是 &(怎么做)。但很多开发的朋友在做了多年项目以后,都习惯是
先 &,然后 ,最后才是 ,这样只会让自己变得浮躁,同时往往
会将技术误用于不适合的场景。
! 框架中最核心的设计就是:'! 和 ("。'! 的
思想是由 )* 的一篇论文所提及而被广为流传的,简单的一句话解释
'! 就是“任务的分解与结果的汇总”。 (" 是 ! 分布式文件
系统( !(#!"*)的缩写,为分布式计算存储提供
了底层支持。
'! 从它名字上来看就大致可以看出个缘由,两个动词 和
'!,“(展开)”就是将一个任务分解成为多个任务,“'!+就是
将分解后多任务处理的结果汇总起来,得出最后的分析结果。这不是什么新思
想,其实在前面提到的多线程,多任务的设计就可以找到这种思想的影子。不
论是现实社会,还是在程序设计中,一项工作往往可以被拆分成为多个任务,
任务之间的关系可以分为两种:一种是不相关的任务,可以并行执行;另一种
是任务之间有相互的依赖,先后顺序不能够颠倒,这类任务是无法并行处理的。
回到大学时期,教授上课时让大家去分析关键路径,无非就是找最省时的任务
分解执行方式。在分布式系统中,机器集群就可以看作硬件资源池,将并行的
任务拆分,然后交由每一个空闲机器资源去处理,能够极大地提高计算效率,
同时这种资源无关性,对于计算集群的扩展无疑提供了最好的设计保证。(其
实我一直认为 ! 的卡通图标不应该是一个小象,应该是蚂蚁,分布式计
算就好比蚂蚁吃大象,廉价的机器群可以匹敌任何高性能的计算机,纵向扩展
的曲线始终敌不过横向扩展的斜线)。任务分解处理以后,那就需要将处理以
后的结果再汇总起来,这就是 '! 要做的工作。
图 1:MapReduce 结构示意图
上图就是 '! 大致的结构图,在 前还可能会对输入的数据有
*(分割)的过程,保证任务并行效率,在 之后还会有 ,(混
合)的过程,对于提高 '! 的效率以及减小数据传输的压力有很大的帮助。
后面会具体提及这些部分的细节。
(" 是分布式计算的存储基石, ! 的分布式文件系统和其他分布式文
件系统有很多类似的特质。分布式文件系统基本的几个特点:
-. 对于整个集群有单一的命名空间。
/. 数据一致性。适合一次写入多次读取的模型,客户端在文件没有被成功
创建之前无法看到文件存在。
0. 文件会被分割成多个文件块,每个文件块被分配存储到数据节点上,而
且根据配置会由复制文件块来保证数据的安全性。
图 2:HDFS 结构示意图
上图中展现了整个 (" 三个重要角色:11!、(1! 和
*。11! 可以看作是分布式文件系统中的管理者,主要负责管理
文件系统的命名空间、集群配置信息和存储块的复制等。11! 会将文
件系统的 ! 存储在内存中,这些信息主要包括了文件信息、每一个文
件对应的文件块的信息和每一个文件块在 (1! 的信息等。(1! 是
文件存储的基本单元,它将 *$ 存储在本地文件系统中,保存了 *$ 的
!,同时周期性地将所有存在的 *$ 信息发送给
11!。* 就是需要获取分布式文件系统文件的应用程序。这里通
过三个操作来说明他们之间的交互关系。
文件写入:
-. * 向 11! 发起文件写入的请求。
/. 11! 根据文件大小和文件块配置情况,返回给 * 它所管理
部分 (1! 的信息。
0. * 将文件划分为多个 *$,根据 (1! 的地址信息,按顺序
写入到每一个 (1! 块中。
文件读取:
-. * 向 11! 发起文件读取的请求。
/. 11! 返回文件存储的 (1! 的信息。
0. * 读取文件信息。
文件 Block 复制:
-. 11! 发现部分文件的 *$ 不符合最小复制数或者部分
(1! 失效。
/. 通知 (1! 相互复制 *$。
0. (1! 开始直接相互复制。
最后再说一下 (" 的几个设计特点(对于框架设计值得借鉴):
-. *$ 的放置:默认不配置。一个 *$ 会有三份备份,一份放在
11! 指定的 (1!,另一份放在与指定 (1! 非同一
'$ 上的 (1!,最后一份放在与指定 (1! 同一 '$ 上
的 (1! 上。备份无非就是为了数据安全,考虑同一 '$ 的失败
情况以及不同 '$ 之间数据拷贝性能问题就采用这种配置方式。
/. 心跳检测 (1! 的健康状况,如果发现问题就采取数据备份的方式
来保证数据的安全性。
0. 数据复制(场景为 (1! 失败、需要平衡 (1! 的存储利用
率和需要平衡 (1! 数据交互压力等情况):这里先说一下,使用
(" 的 #* 命令,可以配置一个 *! 来平衡每一个
(1! 磁盘利用率。例如设置了 *! 为 -23,那么执行
#* 命令的时候,首先统计所有 (1! 的磁盘利用率的均值,
然后判断如果某一个 (1! 的磁盘利用率超过这个均值 *!
以上,那么将会把这个 (1! 的 #*$ 转移到磁盘利用率低的
(1!,这对于新节点的加入来说十分有用。
4. 数据交验:采用 '0/ 作数据交验。在文件 *$ 写入的时候除了写
入数据还会写入交验信息,在读取的时候需要交验后再读入。
5. 11! 是单点:如果失败的话,任务处理信息将会纪录在本地文
件系统和远端的文件系统中。
6. 数据管道性的写入:当客户端要写入文件到 (1! 上,首先客户端
读取一个 *$ 然后写到第一个 (1! 上,然后由第一个
(1! 传递到备份的 (1! 上,一直到所有需要写入这个
*$ 的 11! 都成功写入,客户端才会继续开始写下一个
*$。
7. 安全模式:在分布式文件系统启动的时候,开始的时候会有安全模式,
当分布式文件系统处于安全模式的情况下,文件系统中的内容不允许修
改也不允许删除,直到安全模式结束。安全模式主要是为了系统启动的
时候检查各个 (1! 上数据块的有效性,同时根据策略必要的复制
或者删除部分数据块。运行期通过命令也可以进入安全模式。在实践过
程中,系统启动的时候去修改和删除文件也会有安全模式不允许修改的
出错提示,只需要等待一会儿即可。
下面综合 '! 和 (" 来看 ! 的结构:
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peking428
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