大数据面试题：请描述MapReduce中shuffle阶段的工作流程，如何优化shuffle阶段？

我会带着你远行 2023-10-10 19:44 25阅读 0赞

**map阶段处理的数据如何传递给reduce阶段**，是MapReduce框架中最关键的一个流程，这个流程就叫**shuffle**。

shuffle: 洗牌、发牌——（核心机制：数据分区，排序，合并）。

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shuffle是Mapreduce的核心，它分布在Mapreduce的map阶段和reduce阶段。一般把从Map产生输出开始到Reduce取得数据作为输入之前的过程称作shuffle。

1).**Collect阶段**：将MapTask的结果输出到默认大小为100M的环形缓冲区，保存的是key/value，Partition分区信息等。

2).**Spill阶段**：当内存中的数据量达到一定的阀值的时候，就会将数据写入本地磁盘，在将数据写入磁盘之前需要对数据进行一次排序的操作，如果配置了combiner，还会将有相同分区号和key的数据进行排序。

3).**Merge阶段**：把所有溢出的临时文件进行一次合并操作，以确保一个MapTask最终只产生一个中间数据文件。

4).**Copy阶段**：ReduceTask启动Fetcher线程到已经完成MapTask的节点上复制一份属于自己的数据，这些数据默认会保存在内存的缓冲区中，当内存的缓冲区达到一定的阀值的时候，就会将数据写到磁盘之上。

5).**Merge阶段**：在ReduceTask远程复制数据的同时，会在后台开启两个线程对内存到本地的数据文件进行合并操作。

6).**Sort阶段**：在对数据进行合并的同时，会进行排序操作，由于MapTask阶段已经对数据进行了局部的排序，ReduceTask只需保证Copy的数据的最终整体有效性即可。

Shuffle中的缓冲区大小会影响到mapreduce程序的执行效率，原则上说，缓冲区越大，磁盘io的次数越少，执行速度就越快

**shuffle机制视频详解-P46**

**详细优化方式**

**1）Map阶段：**

（1）增大环形缓冲区大小。由100m扩大到200m

（2）增大环形缓冲区溢写的比例。由80%扩大到90%

（3）减少对溢写文件的merge次数。（10个文件，一次20个merge）

（4）不影响实际业务的前提下，采用Combiner提前合并，减少 I/O。

**2）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）增加每个Reduce去Map中拿数据的并行数；

（5）集群性能可以的前提下，增大Reduce端存储数据内存的大小。

**3）IO传输：**

采用数据压缩的方式，减少网络IO的的时间。安装Snappy和LZOP压缩编码器。

压缩：

（1）map输入端主要考虑数据量大小和切片，支持切片的有Bzip2、LZO。注意：LZO要想支持切片必须创建索引；

（2）map输出端主要考虑速度，速度快的snappy、LZO；

（3）reduce输出端主要看具体需求，例如作为下一个mr输入需要考虑切片，永久保存考虑压缩率比较大的gzip。

**4）整体：**

（1）NodeManager默认内存8G，需要根据服务器实际配置灵活调整，例如128G内存，配置为100G内存左右，yarn.nodemanager.resource.memory-mb。

（2）单任务默认内存8G，需要根据该任务的数据量灵活调整，例如128m数据，配置1G内存，yarn.scheduler.maximum-allocation-mb。

（3）mapreduce.map.memory.mb：控制分配给MapTask内存上限，如果超过会kill掉进程（报：Container is running beyond physical memory limits. Current usage:565MB of512MB physical memory used；Killing Container）。默认内存大小为1G，如果数据量是128m，正常不需要调整内存；如果数据量大于128m，可以增加MapTask内存，最大可以增加到4-5g。

（4）mapreduce.reduce.memory.mb：控制分配给ReduceTask内存上限。默认内存大小为1G，如果数据量是128m，正常不需要调整内存；如果数据量大于128m，可以增加ReduceTask内存大小为4-5g。

（5）mapreduce.map.java.opts：控制MapTask堆内存大小。（如果内存不够，报：java.lang.OutOfMemoryError）

（6）mapreduce.reduce.java.opts：控制ReduceTask堆内存大小。（如果内存不够，报：java.lang.OutOfMemoryError）

（7）可以增加MapTask的CPU核数，增加ReduceTask的CPU核数

（8）增加每个Container的CPU核数和内存大小

（9）在hdfs-site.xml文件中配置多目录

（10）NameNode有一个工作线程池，用来处理不同DataNode的并发心跳以及客户端并发的元数据操作。dfs.namenode.handler.count=20 \* log2(Cluster Size)，比如集群规模为10台时，此参数设置为60。

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