Hadoop大數據生態系統及常用組件簡介
經過多年信息化建設,我們已經進入一個神奇的,無論是在通訊社交過程中使用的微信、QQ、電話、短信,還是吃喝玩樂時的用到的團購、電商、移動支付,都不斷產生海量信息數據,數據和我們的工作生活密不可分、須臾難離。
什么是
什么是大數據,多大算大,100G算大么?如果是用來存儲1080P的高清電影,也就是幾部影片的容量。但是如果100G都是文本數據,比如我們的后端kafka里的數據,抽取一條mobileTopic的數據如下:【107,5505323054626937,局域網,局域網,unknown,0,0,09f26f4fd5c9d757b9a3095607f8e1a27fe421c9,1468900733003】,這種數據100G能有多少條,我們可想而知。
數據之所以為大,不但是因為數據量的巨大,同時各種渠道產生的數據既有IT系統生成的標準數據,還有大量多媒體類的非標準數據,數據類型多種多樣,而且大量無用數據充斥其間,給數據的真實性帶來很大影響,此外很多數據必須實時處理才最有價值。
一般數據量大(多)或者業務復雜的時候,常規技術無法及時、高效處理如此大量的數據,這時候可以使用Hadoop,它是由Apache基金會所開發的分布式系統基礎架構,用戶可以在不了解分布式底層細節的情況下,編寫和運行分布式應用充分利用集群處理大規模數據。Hadoop可以構建在廉價的機器上,比如我們淘汰的PC Server或者租用的云主機都可以拿來用。
今天,就為大家介紹一下Hadoop生態圈一些常用的組件。
Gartner的一項研究表明,2015年,65%的分析應用程序和先進分析工具都將基于Hadoop平臺,作為主流大數據處理技術,Hadoop具有以下特性:
方便:Hadoop運行在由一般商用機器構成的大型集群上,或者云計算服務上障。
可擴展:Hadoop通過增加集群節點,可以線性地擴展以處理更大的數據集。
目前應用Hadoop最多的領域有:
1) 搜索引擎,Doug Cutting設計Hadoop的初衷,就是為了針對大規模的網頁快速建立索引。
2) 大數據存儲,利用Hadoop的分布式存儲能力,例如數據備份、數據倉庫等。
3) 大數據處理,利用Hadoop的分布式處理能力,例如數據挖掘、數據分析等。
Hadoop生態系統與基礎組
Hadoop2.0的時候引入了HA(高可用)與YARN(資源調度),這是與1.0的最大差別。Hadoop主要由3部分組成:Mapreduce編程模型,HDFS分布式文件存儲,與YARN。
上圖是Hadoop的生態系統,最下面一層是作為數據存儲的HDFS,其他組件都是在HDFS的基礎上組合或者使用的。HDFS具有高容錯性、適合批處理、適合大數據處理、可構建在廉價機器上等優點,缺點是低延遲數據訪問、小文件存取、并發寫入、文件隨機修改。
Hadoop MapReduce是一個軟件框架,基于該框架能夠容易地編寫應用程序,這些應用程序能夠運行在由上千個商用機器組成的大集群上,并以一種可靠的,具有容錯能力的方式并行地處理上TB級別的海量數據集。這個定義里面有幾個關鍵詞:軟件框架、并行處理、可靠且容錯、大規模集群、海量數據集就是MapReduce的特色。
MapReduce經典代碼(wordCount)
上面這段代碼就是接收一堆文本數據,統計這些文本數據中每個單詞出現的次數。MapReduce也是一個計算模型,當數據量很大時,比如10個G,它可以把這10G的數據分成10塊,分發到10個節點去執行,然后再匯總,這就是并行計算,計算速度比你一臺機器計算要快的多。
HBase
Hadoop的主要組件介紹完畢,現在看下HBase,它是一個高可靠、高性能、面向列、可伸縮的分布式存儲系統,利用Hbase技術可在廉價PC Server上搭建大規模結構化存儲集群。HBase 是Google Bigtable 的開源實現,與Google Bigtable 利用GFS作為其文件存儲系統類似,HBase 利用Hadoop HDFS 作為其文件存儲系統;Google 運行MapReduce 來處理Bigtable中的海量數據, HBase 同樣利用Hadoop MapReduce來處理HBase中的海量數據;Google Bigtable 利用Chubby作為協同服務, HBase 利用Zookeeper作為對應
有人問HBase和HDFS是啥關系,HBase是利用HDFS的存儲的,就像MySQL和磁盤, MySQL是應用,磁盤是具體存儲介質。HDFS因為自身的特性,不適合隨機查找,對更新操作不太友好,比如百度網盤就是拿HDFS構建的,它支持上傳和刪除,但不會讓用戶直接在網盤上修改某個文件的內容。
HBase的表有以下特點:
1 ) 大:一個表可以有上億行,上百萬列。
2 ) 面向列:面向列表(簇)的存儲和權限控制,列(簇)獨立檢索。
3 ) 稀疏:對于為空(NULL)的列,并不占用存儲空間,因此,表可以設計的非常稀疏。
HBase提供的訪問方式有命令行shell方式,java API(最高效和常用的),Thrift Gateway 支持C ,PHP,Python等多種語言。
HBase在淘寶的應用場景
HBase的使用場景:
需對數據進行隨機讀操作或者隨機寫操作;
大數據上高并發操作,比如每秒對PB級數據進行上千次操作;
讀寫訪問均是非常簡單的操作,比如歷史記錄,歷史訂單查詢,三大運營商的流量通話清單的查詢。
Hive
之前我們說了MapReduce計算模型,但是只有懂Java的才能擼代碼干這個事,不懂Java的想用Hadoop的計算模型是不是就沒法搞了呢?比如HDFS里的海量數據,數據分析師想弄點數據出來,咋辦?所以就要用到Hive,它提供了SQL式的訪問方式供人使用。
Hive是由Facebook 開源,最初用于解決海量結構化的日志數據統計問題的ETL(Extraction-Transformation-Loading) 工具,Hive是構建在Hadoop上的數據倉庫平臺,設計目標是可以用傳統SQL操作Hadoop上的數據,讓熟悉SQL編程的人員也能擁抱Hadoop(注意。是數據倉庫。不是數據庫啊。)
使用HQL作為查詢接口
使用HDFS作為底層存儲
使用MapReduce作為執行層
所以說Hive就是基于Hadoop的一個數據倉庫工具,是為簡化MapReduce編程而生的,非常適合數據倉庫的統計分析,通過解析SQL轉化成MapReduce,組成一個DAG(有向無環圖)來執行。
Flume
Flume是Cloudera提供的一個高可用的,高可靠的,分布式的海量日志采集、聚合和傳輸的系統,Flume支持在日志系統中定制各類數據發送方,用于收集數據;同時,Flume提供對數據進行簡單處理,并寫到各種數據接受方(可定制)的能力。
當前Flume有兩個版本Flume 0.9X版本的統稱Flume-og,Flume1.X版本的統稱Flume-ng,由于Flume-ng經過重大重構,與Flume-og有很大不同,使用時請注意區分。
Flume就是一個數據管道,支持很多源(source),sink(目標),和透視寶的suro很像,比如拉取nginx日志可以拿這個工具簡單一配就可用。當然每臺nginx服務器上都要配置并啟動一個flume.
下面給大家看看配置文件(把kafka的數據寫入hdfs的配置),配置很簡單.完全免去了自己寫一個kafka的consumer再調用hdfs的API寫數據的工作量.
YARN
YARN是Hadoop 2.0中的資源管理系統,它的基本設計思想是將MRv1中的JobTracker拆分成了兩個獨立的服務:一個全局的資源調度器ResourceManager和每個應用程序特有的應用程序管理器ApplicationMaster,該調度器是一個 "純調度器",不再參與任何與具體應用程序邏輯相關的工作,而僅根據各個應用程序的資源需求進行分配,資源分配的單位用一個資源抽象概念 "Container" 來表示,Container 封裝了內存和 CPU。此外,調度器是一個可插拔的組件,用戶可根據自己的需求設計新的調度器,YARN 自身提供了 Fair Scheduler 和 Capacity Scheduler。
應用程序管理器負責管理整個系統中所有應用程序,包括應用程序的提交、與調度器協商資源以啟動 ApplicationMaster、監控 ApplicationMaster 運行狀態并在失敗時重新啟動等。
Ambari
Ambari是一個集群的安裝和管理工具,我們之前用的是Apache的Hadoop,運維同學用源碼包安裝,一個個配置文件去改,再分發到各個節點,中間哪一步搞錯了,整個集群就啟動不起來。所以有幾個廠商提供Hadoop的這種安裝和管理平臺,主要是CDH和HDP,國內的很多人都用CDH的,它是Cloudera公司的,如果用它的管理界面安裝,集群節點超過一定數量就要收費了。
Ambari是Apache的頂級開源項目,可以免費使用,現在用的人也很多。Ambari使用Ganglia收集度量指標,用Nagios支持系統報警,當需要引起管理員的關注時(比如,節點停機或磁盤剩余空間不足等問題),系統將向其發送郵件。
ZooKeeper
隨著計算節點的增多,集群成員需要彼此同步并了解去哪里訪問服務和如何配置,ZooKeeper正是為此而生的。ZooKeeper 顧名思義就是動物園管理員,它是用來管大象(Hadoop) 、蜜蜂(Hive) 和 小豬(Pig) 的管理員, Apache Hbase和 Apache Solr 以及LinkedIn sensei等項目中都采用到了 Zookeeper。ZooKeeper是一個分布式的,開放源碼的分布式應用程序協調服務,以Fast Paxos算法為基礎實現同步服務,配置維護和命名服務等分布式應用。
其他組件
以上介紹的都是Hadoop用來計算和查詢的比較常用和主流的組件,上面那副生態圖中的其他幾個組件簡單了解一下就好:
Pig是一種編程語言,它簡化了Hadoop常見的工作任務,Pig為大型數據集處理提供了更高層次的抽象,與MapReduce相比,Pig提供了更豐富的數據結構,一般都是多值和嵌套的數據結構。
Mahout是Hadoop提供做機器學習用的,支持的算法也比較少,但是一些常用的 k-means 聚類、分類還是有的,他是用MapReduce做的,但是MapReduce不太擅長這個東西,所以Mahout的作者也轉投spark ML陣營了。
Sqoop是數據庫ETL工具,用于將關系型數據庫的數據導入到 Hadoop 及其相關的系統中,如 Hive和HBase。Sqoop 的核心設計思想是利用 MapReduce 加快數據傳輸速度,也就是說 Sqoop 的導入和導出功能是通過 MapReduce 作業實現的,所以它是一種批處理方式進行數據傳輸,難以實現實時數據的導入和導出。比如很多以前的業務數據都存在MySQL,隨著數據量越來越大,要把數據導到Hbase,就可以拿Sqoop直接操作。
本文所介紹的東西都是用于離線計算的,而之前發布的《面臨大數據挑戰透視寶如何使用Druid實現數據聚合》則是關于實時計算的框架Druid的。大數據常用的流計算框架主要有Storm,Spark Streaming,Flink,Flink雖然是2014年加入Hadoop的,但至今在生產環境上用的人還不多,似乎大家都持觀望態度。
說一下流計算(Druid,Spark Streaming)和批處理(MapReduce,Hive)有啥區別,比如電商網站的個性化廣告投放,當我們訪問了亞馬遜搜索筆記本電腦之后,他就會給你推薦很多筆記本電腦鏈接,你的請求和興趣愛好被亞馬遜服務器實時接收,流計算分析之后當時就會推薦給你可能會購買的東西。如果這個東西拿批處理去做,服務端收集完了,過半個小時才算出你可能要買電腦,這時候再給你推薦電腦明顯就不合適了,因為這時候你可能在搜索電炒鍋……
最后再說一下大數據的工作流,比如有兩個MapReduce的任務是有依賴的,必須第一個完成了才能執行第二個,這就需要一個調度工具來調度。MapReduce也提供調度的API,但是代碼要寫很多,上面的代碼截圖只是一部分,這個依賴我寫了大概150行。所以這時候出現了工作流,用工作流來管理我們的各個job,我目前知道的有oozie和azkaban,oozie的配置比較靈活,推薦大家使用。
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