MIT 6.824 Lab 1 MapReduce

MapReduce

MIT 6.824 Lab 1 MapReduce_第1张图片

目标

根据论文所说明的,有MASTER和WORKER两类工作节点,以下实现大都按照论文所说的实现,但是在对MASTER的实现上有所改动:

  • MASTER向WORKER发送心跳检测,这里改为了对分配出去的任务进行超时监控。

MASTER:

  • 接收MapReduce任务(需要处理的文件),并生成对应的Map任务。
  • 接受WORKER的任务分配请求,按需给WORKER分配任务(Map or Reduce)。
  • 对分配给WORKER的任务(Map or Reduce)进行超时监控。
  • 当Map任务完成时,自动创建对应的Reduce任务。
  • 当Reduce任务完成时,结束所用工作,退出程序。

WORKER:

  • 向MASTER提交任务分配请求。
  • 根据MASTER的任务分配请求进行判定处理(Map、Reduce、Waite、Exit)。
  • 当任务(Map or Reduce)完成时,通知MASTER。

实现

ProcessStatus

用来表示Master当前的状态,有如下四种:

  • 接受完MapReduce文件,处于Maping状态。
  • 已经成功处理完Map任务,处于Reducing状态。
  • 所有的Map和Reduce任务都已经完成,处于Done状态。
  • 当所有的Map(or Reduce)任务都已经分配出去,但是还没有接受到所有的成功反馈,处于Waiting状态。
type MasterStatu int

const (
	Maping   MasterStatu = 0
	Reducing MasterStatu = 1
	Done     MasterStatu = 2
	Waiting  MasterStatu = 3
)

RPC定义

提交任务分配请求(GetOneJob)

Request

type GetOneJobRequest struct {
}

Response

  • 任务的类型,可以根据MasterStatu来判断,有四种:Map,Reduce,Waite,Done。

  • 如果是Map任务:

    需要进行Map的文件路径。

    Master给当前Worker命名的编号,为了给存储中间键值的文件命名。

    后续有多少个Reduce任务,为了给存储分散中间键值的文件命名。

  • 如果是Reduce任务:

    存储哪些Map任务的Worker成功了,为了寻找Reduce任务的文件。

    当前Worker分配的是第几个Reduce任务。

type GetOneJobResponce struct {
	JobType MasterStatu

	FilePath     string
	WorkerNumber int
	NReduce      int

	PathList     []int
	ReduceNumber int
}
提交任务完成记录(JobDone)

Request

  • 当前完成的是什么类型的任务,Map or Reduce。

  • 如果是Map任务:

    当前完成的Map任务的文件地址。

    当前Worker的编号。

  • 如果是Reduce任务:
    当前完成的Reduce任务的编号。

type JobDoneRequest struct {
	JobType MasterStatu

	FilePath string

	WorkerNumber int
}

Response

type JobDoneResponse struct {
}

Master

Master的结构体描述,有当前状态、Map任务、Reduce任务等。

type Master struct {
	Mu           sync.Mutex
	Statu        MasterStatu
	NReduce      int
	NMapJob      int
	WorkerNumber int // 进行reduce任务的时候,给worker编号,为了存放intermediate信息

	MapJob     map[string]bool // 没有开始做的MapJob,按照文件拆分
	MapJobDone map[string]int  // 已经做完的MapJob,存放(key = file, value = worknumber)
	MapJobList []int           // 存放所有的worknumber

	ReduceJob     map[int]bool // 没有开始做的ReduceJob,按照 0 ~ nReduce 编号
	ReduceJobDone map[int]bool // 已经做完的ReduceJob
}
GetOneJob

根据Rpc的定义,应该有一个分配任务的函数,这里分配任务也应该是按照Master当前的状态去分配:

func (m *Master) GetOneJob(req *GetOneJobRequest, resp *GetOneJobResponce) error {
	m.Mu.Lock()
	defer m.Mu.Unlock()

	switch m.Statu {
	case Maping:
		JobType, FilePath, WorkerNumber := m.AssignMapJob()
		resp.JobType = JobType
		resp.FilePath = FilePath
		resp.WorkerNumber = WorkerNumber
		resp.NReduce = m.NReduce
	case Reducing:
		JobType, PathList, ReduceNumber := m.AssignReduceJob()
		resp.JobType = JobType
		resp.PathList = PathList
		resp.ReduceNumber = ReduceNumber
	case Done:
		resp.JobType = Done
	}

	return nil
}
  • AssignMapJob

    如果没有MapJob说明,所有任务都在执行,并且还有任务没有完成,所以Worker应该是要进入Waite,否则一定有Map任务分配给Worker,任取一个MapJob出来即可,对应的要开一个协程来对超时的任务进行重加载。

    func (m *Master) AssignMapJob() (MasterStatu, string, int) {
    	if len(m.MapJob) == 0 {
    		return Waiting, "", 0
    	}
    	// 找到map任务
    	JobType := Maping
    	FilePath := ""
    	for k := range m.MapJob {
    		FilePath = k
    		break
    	}
    	delete(m.MapJob, FilePath)
    	go MapJobTLE(FilePath, m)
    	return JobType, FilePath, m.GetWorkerNumber()
    }
    
  • AssignReduceJob

    具体逻辑同AssignMapJob。

    func (m *Master) AssignReduceJob() (MasterStatu, []int, int) {
    	if len(m.ReduceJob) == 0 {
    		return Waiting, []int{}, 0
    	}
    	// 一定找到一个任务
    	ReduceNumber := 0
    	for k := range m.ReduceJob {
    		ReduceNumber = k
    	}
    	delete(m.ReduceJob, ReduceNumber)
    	go ReduceJobTLE(ReduceNumber, m)
    	return Reducing, m.MapJobList, ReduceNumber
    }
    
JobDone

这里通知的只有两种状态:Map or Reduce。由于是并发,所以只要记录第一个完成该任务的信息即可。

当所有Map任务都完成时,记得初始化Reduce任务,并切换进入Reducing状态。

当所有Reduce任务都完成时,同样也是切换进入Done状态。

func (m *Master) JobDone(req *JobDoneRequest, resp *JobDoneResponse) error {
	m.Mu.Lock()
	defer m.Mu.Unlock()

	switch req.JobType {
	case Maping:
		_, done := m.MapJobDone[req.FilePath]
		if !done {
			m.MapJobDone[req.FilePath] = req.WorkerNumber
			delete(m.MapJob, req.FilePath)
		}
		if len(m.MapJobDone) == m.NMapJob {
			m.initReduceJob()
		}
	case Reducing:
		m.ReduceJobDone[req.WorkerNumber] = true
		delete(m.ReduceJob, req.WorkerNumber)
		if len(m.ReduceJobDone) == m.NReduce {
			m.Statu = Done
		}
	}
	return nil
}

Worker

Worker

Worker的入口函数,具体作用就是不断地向Master发送Rpc请求,去获取任务。

DoMap和DoReduce的实现可以直接参照给定的参考程序,基本逻辑都是差不多的,一些区别:

  • Map的中间键值需要通过ihash函数将其分为nReduce份存储。
  • Reduce应该是从多份文件中读到中间键值再进行操作。
func Worker(mapf func(string, string) []KeyValue, reducef func(string, []string) string) {
	for {
		resp := &GetOneJobResponce{}
		ok := call("Master.GetOneJob", &GetOneJobRequest{}, resp)
		if !ok || resp.JobType == Done { // master已经关闭,或者任务执行完了
			return
		}
		// fmt.Printf("%v\n", resp)
		switch resp.JobType {
		case Maping:
			DoMap(mapf, resp.FilePath, resp.WorkerNumber, resp.NReduce)
		case Reducing:
			DoReduce(reducef, resp.PathList, resp.ReduceNumber)
		case Waiting:
			time.Sleep(5 * time.Second)
		}
	}
}

成果

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