Hadoop之Hadoop企业优化（HDFS小文件优化）

╰半夏微凉° 2022-10-01 12:57 187阅读 0赞

# Hadoop之Hadoop企业优化 #

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## 目录 ##

1.  MapReduce 跑的慢的原因
2.  MapReduce优化方法之数据输入
3.  MapReduce优化方法之Map阶段
4.  MapReduce优化方法之Reduce阶段
5.  MapReduce优化方法之I/O传输
6.  MapReduce优化方法之数据倾斜问题
7.  MapReduce优化方法之常用的调优参数
8.  HDFS小文件优化方法

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### 1. MapReduce 跑的慢的原因 ###

Mapreduce 程序效率的瓶颈在于两点：

1.  计算机性能  
    CPU、内存、磁盘健康、网络
2.  I/O 操作优化  
    （1）数据倾斜  
    （2）map和reduce数设置不合理  
    （3）map运行时间太长，导致reduce等待过久  
    （4）小文件过多  
    （5）大量的不可分块的超大文件  
    （6）spill次数过多  
    （7）merge次数过多等。

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> MapReduce优化方法主要从六个方面考虑：数据输入、Map阶段、Reduce阶段、IO传输、数据倾斜问题和常用的调优参数。

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### 2. MapReduce优化方法之数据输入 ###

1.  合并小文件：在执行mr任务前将小文件进行合并，大量的小文件会产生大量的map任务，增大map任务装载次数，而任务的装载比较耗时，从而导致mr运行较慢。
2.  采用CombineTextInputFormat来作为输入，解决输入端大量小文件场景。

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### 3. MapReduce优化方法之Map阶段 ###

1.  减少溢写（spill）次数：通过调整io.sort.mb及sort.spill.percent参数值，增大触发spill的内存上限，减少spill次数，从而减少磁盘IO。
2.  减少合并（merge）次数：通过调整io.sort.factor参数，增大merge的文件数目，减少merge的次数，从而缩短mr处理时间。
3.  在map之后，不影响业务逻辑前提下，先进行combine处理，减少 I/O。

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### 4. MapReduce优化方法之Reduce阶段 ###

1.  合理设置map和reduce数：两个都不能设置太少，也不能设置太多。太少，会导致task等待，延长处理时间；太多，会导致 map、reduce任务间竞争资源，造成处理超时等错误。
2.  设置map、reduce共存：调整slowstart.completedmaps参数，使map运行到一定程度后，reduce也开始运行，减少reduce的等待时间。
3.  规避使用reduce：因为reduce在用于连接数据集的时候将会产生大量的网络消耗。
4.  合理设置reduce端的buffer：默认情况下，数据达到一个阈值的时候，buffer中的数据就会写入磁盘，然后reduce会从磁盘中获得所有的数据。也就是说，buffer和reduce是没有直接关联的，中间多个一个写磁盘->读磁盘的过程，既然有这个弊端，那么就可以通过参数来配置，使得buffer中的一部分数据可以直接输送到reduce，从而减少IO开销：mapred.job.reduce.input.buffer.percent，默认为0.0。当值大于0的时候，会保留指定比例的内存读buffer中的数据直接拿给reduce使用。这样一来，设置buffer需要内存，读取数据需要内存，reduce计算也要内存，所以要根据作业的运行情况进行调整。

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### 5. MapReduce优化方法之I/O传输 ###

1.  采用数据压缩的方式，减少网络IO的的时间。安装Snappy和LZO压缩编码器。
2.  使用SequenceFile二进制文件。

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### 6. MapReduce优化方法之数据倾斜问题 ###

1.  数据倾斜现象  
    数据频率倾斜——某一个区域的数据量要远远大于其他区域。  
    数据大小倾斜——部分记录的大小远远大于平均值。
2.  如何收集倾斜数据  
    在reduce方法中加入记录map输出键的详细情况的功能。

public static final String MAX_VALUES = "skew.maxvalues"; 
    private int maxValueThreshold; 
     
    @Override
    public void configure(JobConf job) {
         
         maxValueThreshold = job.getInt(MAX_VALUES, 100); 
    } 
    @Override
    public void reduce(Text key, Iterator<Text> values,
                         OutputCollector<Text, Text> output, 
                         Reporter reporter) throws IOException {
        
         int i = 0;
         while (values.hasNext()) {
        
             values.next();
             i++;
         }
    
         if (++i > maxValueThreshold) {
        
             log.info("Received " + i + " values for key " + key);
         }
    }

1.  减少数据倾斜的方法
    
    1.  抽样和范围分区  
        可以通过对原始数据进行抽样得到的结果集来预设分区边界值。
    2.  自定义分区  
        基于输出键的背景知识进行自定义分区。例如，如果map输出键的单词来源于一本书。且其中某几个专业词汇较多。那么就可以自定义分区将这这些专业词汇发送给固定的一部分reduce实例。而将其他的都发送给剩余的reduce实例。
    3.  Combine  
        使用Combine可以大量地减小数据倾斜。在可能的情况下，combine的目的就是聚合并精简数据。
    4.  采用Map Join，尽量避免Reduce Join。

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### 7. MapReduce优化方法之常用的调优参数 ###

资源相关参数

1.  以下参数是在用户自己的mr应用程序中配置就可以生效（mapred-default.xml）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>配置参数</th> 
   <th>参数说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.map.memory.mb</td> 
   <td>一个Map Task可使用的资源上限（单位:MB），默认为1024。如果Map Task实际使用的资源量超过该值，则会被强制杀死。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.reduce.memory.mb</td> 
   <td>一个Reduce Task可使用的资源上限（单位:MB），默认为1024。如果Reduce Task实际使用的资源量超过该值，则会被强制杀死。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.map.cpu.vcores</td> 
   <td>每个Map task可使用的最多cpu core数目，默认值: 1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.reduce.cpu.vcores</td> 
   <td>每个Reduce task可使用的最多cpu core数目，默认值: 1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.reduce.shuffle.parallelcopies</td> 
   <td>每个reduce去map中拿数据的并行数。默认值是5</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.reduce.shuffle.merge.percent</td> 
   <td>buffer中的数据达到多少比例开始写入磁盘。默认值0.66</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.reduce.shuffle.input.buffer.percent</td> 
   <td>buffer大小占reduce可用内存的比例。默认值0.7</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.reduce.input.buffer.percent</td> 
   <td>指定多少比例的内存用来存放buffer中的数据，默认值是0.0</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  应该在yarn启动之前就配置在服务器的配置文件中才能生效（yarn-default.xml）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>配置参数</th> 
   <th>参数说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>yarn.scheduler.minimum-allocation-mb</td> 
   <td>给应用程序container分配的最小内存，默认值：1024</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>yarn.scheduler.maximum-allocation-mb</td> 
   <td>给应用程序container分配的最大内存，默认值：8192</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>yarn.scheduler.minimum-allocation-vcores</td> 
   <td>每个container申请的最小CPU核数，默认值：1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>yarn.scheduler.maximum-allocation-vcores</td> 
   <td>每个container申请的最大CPU核数，默认值：32</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>yarn.nodemanager.resource.memory-mb</td> 
   <td>给containers分配的最大物理内存，默认值：8192</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  shuffle性能优化的关键参数，应在yarn启动之前就配置好（mapred-default.xml）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>配置参数</th> 
   <th>参数说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.task.io.sort.mb</td> 
   <td>shuffle的环形缓冲区大小，默认100m</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.map.sort.spill.percent</td> 
   <td>环形缓冲区溢出的阈值，默认80%</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  容错相关参数(mapreduce性能优化)

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>配置参数</th> 
   <th>参数说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.map.maxattempts</td> 
   <td>每个Map Task最大重试次数，一旦重试参数超过该值，则认为Map Task运行失败，默认值：4。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.reduce.maxattempts</td> 
   <td>每个Reduce Task最大重试次数，一旦重试参数超过该值，则认为Map Task运行失败，默认值：4。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mapreduce.task.timeout</td> 
   <td>Task超时时间，经常需要设置的一个参数，该参数表达的意思为：如果一个task在一定时间内没有任何进入，即不会读取新的数据，也没有输出数据，则认为该task处于block状态，可能是卡住了，也许永远会卡住，为了防止因为用户程序永远block住不退出，则强制设置了一个该超时时间（单位毫秒），默认是600000。如果你的程序对每条输入数据的处理时间过长（比如会访问数据库，通过网络拉取数据等），建议将该参数调大，该参数过小常出现的错误提示是“AttemptID:attempt_14267829456721_123456_m_000224_0 Timed out after 300 secsContainer killed by the ApplicationMaster.”。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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### 8. HDFS小文件优化方法 ###

1.  HDFS小文件弊端  
    HDFS上每个文件都要在namenode上建立一个索引，这个索引的大小约为150byte，这样当小文件比较多的时候，就会产生很多的索引文件，一方面会大量占用namenode的内存空间，另一方面就是索引文件过大导致索引速度变慢。
2.  解决方案
    
    1.  Hadoop Archive  
        是一个高效地将小文件放入HDFS块中的文件存档工具，它能够将多个小文件打包成一个HAR文件，这样就减少了namenode的内存使用。
    2.  Sequence file  
        sequence file由一系列的二进制key/value组成，如果key为文件名，value为文件内容，则可以将大批小文件合并成一个大文件。
    3.  CombineFileInputFormat  
        CombineFileInputFormat是一种新的inputformat，用于将多个文件合并成一个单独的split，另外，它会考虑数据的存储位置。
    4.  开启JVM重用  
        对于大量小文件Job，可以开启JVM重用会减少45%运行时间。  
        JVM重用理解：一个map运行一个jvm，重用的话，在一个map在jvm上运行完毕后，jvm继续运行其他map。  
        具体设置：mapreduce.job.jvm.numtasks值在10-20之间。