MapReduce Features

Counters

Built-in Counters

这些counters你在Web UI中，或是job结束后在控制台生成的统计报告中都看得到，根据名字你也能猜到这些counter是什么意思。分为3个Group：

1. Map-Reduce Frameword
   Map input records，Map skipped records，Map input bytes，Map output records，Map output bytes，Combine input records，Combine output records，Reduce input records，Reduce input groups，Reduce output records，Reduce skipped groups，Reduce skipped records，Spilled records
2. File Systems
   FileSystem bytes read，FileSystem bytes written
3. Job Counters
   Launched map tasks，Launched reduce tasks，Failed map tasks，Failed reduce tasks，Data-local map tasks，Rack-local map tasks，Other local map tasks

counters是由task产生并不断更新的，它们被传递给task tracker，最后传递给job trakcer，并在job tracker那里得到聚合汇总。

使用Java Enum自定义Counter

一个Counter可以是任意的Enum类型。比如有个文件每行记录了一个温度，我们想分别统计高温（>30度）和低温（<0度）的记录各有多少，可以使用下面的代码。最后的计数结果会显示在终端上。

enum Temperature{
    HIGH,
    LOW
}

public static class MyMapper extends
        Mapper<LongWritable, Text, NullWritable, Text> {
    private Counter counter1,counter2;
    @Override
    public void map(LongWritable key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException{
        double temperature=Double.parseDouble(value.toString());
        if(temperature<0){
            counter2=context.getCounter(Temperature.HIGH);　　　　//get时如果不存在就会自动添加
            counter2.increment(1);
        }else if(temperature>30){
            counter1=context.getCounter(Temperature.LOW);
            counter1.increment(1);
        }
        context.write(NullWritable.get(), value);
    }
}

Counter和CounterGroup都是Counters的内部类，Temperature.HIGH和Temperature.LOW就属于一个Group。

注意有这么几行：

12/08/22 15:41:52 INFO mapred.JobClient: basic.MyCounter$Temperature
12/08/22 15:41:52 INFO mapred.JobClient: HIGH=2
12/08/22 15:41:52 INFO mapred.JobClient: LOW=4

通过Context来getCounter有两种形式：

Counter getCounter(Enum<?> counterName)　　　　//上面代码用的就是这种形式
Counter getCounter(String groupName,String counterName)　　　　//比如:
counter2=context.getCounter("basic.MyCounter$Temperature","HIGH");
//获取Counter的值
long count=counter2.getValue();

Sort

考虑一个排序问题，原始数列为{1，11，2，12，3，13，14，15}。

方法一：采用1个Reducer，其输出就是按key排序好的。但这样你放弃了Hadoop的并行性。

方法二：自定义Partitioner，把1-10分一个Reducer，把11-20分给另一个Reducer，最后把两个reducer的输出连接起来就得到全局的排序。这样做有2个弊端：你需要知道全体数列分布在什么区间上；把整个区间等距的切分为N份，每份上的数据量可能并不均匀，导致Reducer上负载不均衡。

方法三：

 1 public class Sampling extends Configured implements Tool {
 2 
 3     @Override
 4     public int run(String[] arg0) throws Exception {
 5         Job job = new Job();
 6         job.setJarByClass(getClass());
 7         Configuration conf = getConf();
 8         FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
 9 
10         FileInputFormat.addInputPaths(job, "input/rdata.seq");
11         Path outDir = new Path("output");
12         fs.delete(outDir, true);
13         FileOutputFormat.setOutputPath(job, outDir);
14 
15         job.setPartitionerClass(TotalOrderPartitioner.class);
16         
17         InputSampler.Sampler<LongWritable, Text> sampler = new InputSampler.RandomSampler<LongWritable, Text>(0.5, 1);
18         InputSampler.writePartitionFile(job, sampler);
19 
20         job.setNumReduceTasks(2);
21         job.setInputFormatClass(SequenceFileInputFormat.class);
22         job.setOutputKeyClass(LongWritable.class);
23         job.setOutputValueClass(Text.class);
24 
25         return job.waitForCompletion(true) ? 0 : 1;
26     }
27 
28     public static void main(String[] args) throws Exception {
29         int res = ToolRunner.run(new Configuration(), new Sampling(), args);
30         System.exit(res);
31     }
32 
33 }

15行：首先我们设置使用的Partitioner为TotalOrderPartitioner（默认的Partitioner为HashPartitioner，TotalOrderPartitioner也是Hadoop内部定义好的一个Partitioner）。TotalOrderPartitioner工作时需要有一个指导文件，姑且称之为partition文件（默认情况下为根目录下的“_partition.lst"文件，可以通过TotalOrderPartitioner的静态方法setPartitionFile(Configuration conf, Path p) 来改变默认配置），这是一个二进制文件。通常partition文件要放到DistributedCacheFile中（并且软链接到“_partition.lst"），提高读取效率。DistributedCacheFile下文会详细介绍。

17行：InputSampler工作在客户端向JobTracker提交作业请求之前，计算出InputSplit之后，其作用就是抽取原始输入数据的一个小样本。抽取样本的方式有3种：IntervalSampler，RandomSampler，SplitSampler。如果采用RandomSampler则样本的分布与总体的分布是接近的。代码中我们设置每个数据被抽到的概率为0.5，理想情况下可以认为小样本集合为{1，12，3，14}。

18行：把小样本写入partition文件。由于之前已经指定了是TotalOrderPartitioner（顾名思义），所以在写入partition文件之前小样本要先经过排序，即此时_partition.lst文件内容为{1，3，12，14}。

20行：设置Reducer数目为2。根据指导文件，TotalOrderPartitioner会把小于12的分给一个Reducer，把>=12的分给第2个Reducer。

注意：一定要在调用InputSampler.writePartitionFile()之前setPartitioner。

当然_partition.lst文件中存放的肯定不是{1，3，12，14}这么简单的几个数，而是存放了一棵B索引树。

SplitSampler、RandomSampler和IntervalSampler都是InputSampler的静态内部类，它们都实现了InputSampler的内部接口Sampler接口。

public interface Sampler<K,V>{
      K[] getSample(InputFormat<K,V> inf,JobConf job) throws IOException;
}

RandomSampler有两种构造函数：

InputSampler.RandomSampler(double freq, int numSamples)
InputSampler.RandomSampler(double freq, int numSamples, int maxSplitsSampled)

freq：一个Key被选中的概率

numSamples：从所有被选中的split（不设置maxSplitsSampled参数时，所有split都被选中）中获得的总共的样本数目，最终获得的样本数目可能会比numSamples小，因为在达到numSamples之前split已经扫描完毕。

maxSplitsSampled：需要检查扫描的最大split数目，当总共的inputsplit数目还没有maxSplitsSampled这么多时，以实际的split数目为准。

IntervalSampler根据一定的间隔采样数据，非常适合对排好序的数据采样。

SplitSampler简单地从总体中采集前n个样本。

SplitSampler是最简单的取样器，运行最快；RandomSampler是最复杂的，最耗时。

Join

在实际工作中根据外键连接两张关系表的时候，你可能会使用Pig、Hive或Cascading，因为这样会更简捷省事，事实上Join也是他们的核心操作。当然使用最基本的MapReduce也可以实现Join。

1,Stewen,555-555-555
2,Edward,123-456-789
3,Jose,45-675-1432
4,David,5432-654-34

A,3,12.97,02-June-2008
B,1,88.25,20-May-2009
C,2,32.00,30-Nov-2007
D,3,25.02,22-Jan-2009

CompositeInputFormat

既然是一种InputFormat，说明它是在map之前进行的。

static String  compose(Class<? extends InputFormat> inf, String path) 

static String  compose(String op, Class<? extends InputFormat> inf, Path... path)

参数op表示进行连接的类型：外连接还是内连接。paths是数据源文件，这是一个String数组或Path数组。另外还是指定用哪种InputFormat来读取这些数据源文件--这要求所有的数据源文件可以用同一种方式来解析key和value，甩以我们需要把上面的order文件变一变：把顾客ID提到第1列。

首先定义自己的InputFormat来解析数据源文件中的key-value（新版本的Hadoop中已经没有了KeyValueInputFormat这个类）。在driver中使用如下代码：

String customerFie ="input/customer";
String orderFile ="input/order";
conf.set("mapred.join.expr", CompositeInputFormat.compose("outer",MyKeyValueInputFormat.class, new String[]{customerFie, orderFile}));

则Mapper接收到的就是经过外连接之后的record。

不过遗憾的是在Hadoop1.03中CompositeInputFormat已经被弃用了（Hadoop1.03弃用了很多方便的特性，真不知道他们是怎么搞的）。

Reducer侧联结

有两个文件，customer文件记录着：客户ID、姓名、电话，order文件记录着：交易ID、客户ID、交易金额、交易日期。现用客户ID作为外键连接两个表。

思路：扫描2个数据源文件（需要使用MultipleInputs），对于每条记录需要Emit三个值：客户ID、表名称、剩余信息。具有相同客户ID的被送往一个Reducer，根据表名称不同又分为两组，这两组作笛卡尔积就可以了。

KeyTagPair.java

 1 package join;
 2 
 3 import java.io.DataInput;
 4 import java.io.DataOutput;
 5 import java.io.IOException;
 6 
 7 import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
 8 import org.apache.hadoop.io.Text;
 9 import org.apache.hadoop.io.WritableComparable;
10 
11 public class KeyTagPair implements WritableComparable<KeyTagPair> {
12     private IntWritable key;        //联结用的外键
13     private Text tag;            //用tag标记数据来源
14 
15     public KeyTagPair() {
16         set(new IntWritable(), new Text());
17     }
18 
19     public KeyTagPair(int key, String tag) {
20         set(new IntWritable(key), new Text(tag));
21     }
22 
23     public KeyTagPair(IntWritable key, Text tag) {
24         set(key, tag);
25     }
26 
27     public void set(IntWritable key, Text tag) {
28         this.key = key;
29         this.tag = tag;
30     }
31 
32     public IntWritable getKey() {
33         return key;
34     }
35 
36     public Text getTag() {
37         return tag;
38     }
39 
40     @Override
41     public void write(DataOutput out) throws IOException {
42         key.write(out);
43         tag.write(out);
44     }
45 
46     @Override
47     public void readFields(DataInput in) throws IOException {
48         key.readFields(in);
49         tag.readFields(in);
50     }
51 
52     @Override
53     public int hashCode() {
54         return key.hashCode() * 163;        //仅对key散列，key相同的到一个reducer里面去
55     }
56 
57     @Override
58     public boolean equals(Object o) {
59         if (o instanceof KeyTagPair) {
60             KeyTagPair tp = (KeyTagPair) o;
61             return key.equals(tp.key) && tag.equals(tp.tag);
62         }
63         return false;
64     }
65 
66     @Override
67     public String toString() {
68         return key + "\t" + tag;
69     }
70 
71     @Override
72     public int compareTo(KeyTagPair tp) {
73         int cmp = key.compareTo(tp.key);        //先按key排序
74         if (cmp != 0) {
75             return cmp;
76         }
77         return tag.compareTo(tp.tag);    
78     }
79 }

注意61行，在Java中对于非基本数据类型，在比较是否相等时用equal而非==。用equal是调用对象的equal方法进行比较，而用==表示在比较两个对象是否为同一个对象。

ReducerSideJoin.java

 1 package join;
 2 
 3 import java.io.IOException;
 4 import java.util.LinkedList;
 5 import java.util.List;
 6 
 7 import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
 8 import org.apache.hadoop.conf.Configured;
 9 import org.apache.hadoop.fs.FileSystem;
10 import org.apache.hadoop.fs.Path;
11 import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
12 import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
13 import org.apache.hadoop.io.Text;
14 import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
15 import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;
16 import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;
17 import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.MultipleInputs;
18 import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.TextInputFormat;
19 import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;
20 import org.apache.hadoop.util.Tool;
21 import org.apache.hadoop.util.ToolRunner;
22 
23 public class ReducerSideJoin extends Configured implements Tool{
24     
25     public static class CustomerMap extends Mapper<LongWritable,Text,KeyTagPair,Text>{
26         @Override
27         public void map(LongWritable key,Text value,Context context) throws IOException,InterruptedException{
28             String[] arr=value.toString().split(",",2);
29             int id=Integer.parseInt(arr[0]);
30             KeyTagPair pair=new KeyTagPair(id,"customer");
31             context.write(pair, new Text(arr[1]));
32         }
33     }
34 
35     public static class OrderMap extends Mapper<LongWritable,Text,KeyTagPair,Text>{
36         @Override
37         public void map(LongWritable key,Text value,Context context) throws IOException,InterruptedException{
38             String[] arr=value.toString().split(",",3);
39             int id=Integer.parseInt(arr[1]);
40             KeyTagPair pair=new KeyTagPair(id,"order");
41             context.write(pair, new Text(arr[0]+","+arr[2]));
42         }
43     }
44     
45     public static class JoinReduce extends Reducer<KeyTagPair,Text,IntWritable,Text>{
46         IntWritable prevKey=new IntWritable(-1);
47         List<Text> prevList=new LinkedList<Text>();
48         
49         @Override
50         public void reduce(KeyTagPair key,Iterable<Text> values,Context context)throws IOException,InterruptedException{
51             IntWritable currKey=key.getKey();
52             if(currKey.get()!=prevKey.get()){
53                 prevKey.set(currKey.get());
54                 prevList.clear();
55                 for(Text value:values){
56                     prevList.add(new Text(value));
57                 }
58             }
59             else{
60                 for(Text value:values){
61                     for(Text item:prevList){
62                         context.write(currKey, new Text(item+","+value));
63                     }                    
64                 }
65             }    
66         }
67     }
68     
69     @Override
70     public int run(String[] arg0) throws Exception {
71         Job job = new Job();
72         job.setJarByClass(getClass());
73         Configuration conf=getConf();    
74         FileSystem fs=FileSystem.get(conf);
75         
76         Path customerPath=new Path("input/customer");
77         Path orderPath=new Path("input/order");
78         MultipleInputs.addInputPath(job, customerPath, TextInputFormat.class,CustomerMap.class);
79         MultipleInputs.addInputPath(job, orderPath, TextInputFormat.class,OrderMap.class);
80         Path outDir=new Path("output");
81         fs.delete(outDir, true);
82         FileOutputFormat.setOutputPath(job, outDir);
83         
84         job.setReducerClass(JoinReduce.class);
85         job.setMapOutputKeyClass(KeyTagPair.class);
86         job.setOutputValueClass(Text.class);
87         job.setOutputKeyClass(IntWritable.class);
88         job.setOutputValueClass(Text.class);
89         
90         return job.waitForCompletion(true)?0:1;
91     }
92 
93     public static void main(String[] args) throws Exception {
94         Configuration conf=new Configuration();
95         int res = ToolRunner.run(conf, new ReducerSideJoin(), args);
96         System.exit(res);
97     }
98 }

注意第53行没有直接把currKey赋给prevKey，第56行也没有把value直接添加到prevList中去，因为Java中对于非基本数据类型使用的都是引用传值，currKey和value都只在本次reduce函数中有效，而prevKey和prevList是全局的，拿局部的引用变量给全局的引用变量赋值时要做一次深拷贝。

Mapper侧联结

Reducer侧联结非常灵活，但效率可能很低。直到Reduce阶段才做连接。之前所有数据要在网络上重排，然后请多情况下连接过程中大部分数据又被丢弃。如果在map阶段就去除不必要的数据，则联结更有效率。

当有一个数据源很小，可以装入内存时，我们就在mapper阶段用一个HashTable来存储它。进行外连接。

DistributedCache

Hadoop的分布式缓存机制使得一个job中的所有mapper和reducer可以访问同一个文件。任务提交后，hadoop将由-file和-archive选项指定的文件复制到共享文件系统中。DistributedCacheFile是只读的，任务运行前，TaskTracker从共享文件系统中把DistributedCahcheFile复制到本地磁盘作为缓存，这是单向的复制，是不能写回的。试想在分布式环境下，如果不同的mapper和reducer可以把缓存文件写回的话，那岂不又需要一套复杂的文件共享机制，严重地影响hadoop执行效率。

DistributedCache还有一个特点，它更适合于“大文件”（各节点内存容不下）缓存在本地。

在使用ToolRunner运行作业之前，把文件提到DistributedCache中去：

Path dataFile1=new Path("/user/orisun/input/data1");
Path dataFile2=new Path("/user/orisun/input/data2");
DistributedCache.addCacheFile(dataFile1.toUri(), conf);
DistributedCache.addCacheFile(dataFile2.toUri(), conf);

然后在Mapper或Reducer中就可以使用标准的Java文件I/O技术读取本地副本。

Path []caches=DistributedCache.getLocalCacheFiles(context.getConfiguration());
if(caches!=null || caches.length>0){
     BufferedReader br=new BufferedReader(new FileReader(caches[0].toString()));
    String line;
    while((line=br.readLine())!=null){
        //……
    }
    br.close();
}

还可以给缓存文件创建本地的符号链接。

Path dataFile=new Path("/user/orisun/input/data");
URI partitionUri = new URI(dataFile.toString() + "#alias");　　　　//alias就是链接文件的名称
DistributedCache.addCacheFile(partitionUri, conf);
DistributedCache.createSymlink(conf);

然后在Mapper或Reducer中就可以使用标准的Java文件I/O技术读取”alias"文件了。

File file=new File("alias");
FileInputStream fis=new FileInputStream(file);
InputStreamReader isr=new InputStreamReader(fis);
BufferedReader br=new BufferedReader(isr);
while(br.readLine())