Shuffle 工作流程

Shuffle 描述着数据从MapTask输出到ReduceTask输入的这段过程。shuffle是连接Map和Reduce之间的桥梁,Map的输出要用到Reduce中必须经过shuffle这个环节,shuffle的性能高低直接影响了整个程序的性能和吞吐量。因为在分布式情况下,ReduceTask需要跨节点去拉取其它节点上的MapTask结果。这一过程将会产生网络资源消耗和内存,磁盘IO的消耗。通常shuffle分为两部分:Map 阶段的数据准备和 Reduce 阶段的数据拷贝处理。一般将在Map阶段的Shuffle称之为Shuffle Write,在Reduce阶段的Shuffle称之为Shuffle Read。

hadoop的shuffle代码 shuffle hadoop_big data

hadoop的shuffle代码 shuffle hadoop_数据_02

上面的流程是整个MapReduce最全工作流程,但是Shuffle过程只是从第7步开始到第16步结束,具体 Shuffle 过程详解,如下:

一、Map端的shuffle(7~10)

Map端会处理输入数据并产生中间结果,这个中间结果会写到本地磁盘,而不是HDFS。每个Map的输出会先写到内存缓冲区中,当写入的数据达到设定的阈值时,系统将会启动一个线程将缓冲区的数据写到磁盘,这个过程叫做spill。

在spill写入之前,会先进行二次排序,首先根据数据所属的partition进行排序,然后每个partition中的数据再按key来排序。partition的目是将记录划分到不同的Reducer上去,以期望能够达到负载均衡,以后的Reducer就会根据partition来读取自己对应的数据。接着运行combiner(如果设置了的话),combiner的本质也是一个Reducer,其目的是对将要写入到磁盘上的文件先进行一次处理,这样,写入到磁盘的数据量就会减少。最后将数据写到本地磁盘产生spill文件(spill文件保存在{mapred.local.dir}指定的目录中,Map任务结束后就会被删除)。

最后,每个Map任务可能产生多个spill文件,在每个Map任务完成前,会通过多路归并算法将这些spill文件归并成一个文件。至此,Map的shuffle过程就结束了。

二、Reduce端的shuffle(11~16)

Reduce端的shuffle主要包括三个阶段,copy、sort(merge)和reduce。

首先要将Map端产生的输出文件拷贝到Reduce端,但每个Reducer如何知道自己应该处理哪些数据呢?因为Map端进行partition的时候,实际上就相当于指定了每个Reducer要处理的数据(partition就对应了Reducer),所以Reducer在拷贝数据的时候只需拷贝与自己对应的partition中的数据即可。每个Reducer会处理一个或者多个partition,但需要先将自己对应的partition中的数据从每个Map的输出结果中拷贝过来。

接下来就是sort阶段,也成为merge阶段,因为这个阶段的主要工作是执行了归并排序。从Map端拷贝到Reduce端的数据都是有序的,所以很适合归并排序。最终在Reduce端生成一个较大的文件作为Reduce的输入。

最后就是Reduce过程了,在这个过程中产生了最终的输出结果,并将其写到HDFS上。

hadoop的shuffle代码 shuffle hadoop_数据_03

注意:

(1)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。

(2)缓冲区的大小可以通过参数调整,参数:io.sort.mb默认100M。

大小可以通过参数调整,参数:io.sort.mb默认100M。