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十六、MapReduce--调优-创新互联

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一、MapReduce跑得慢的原因

1)计算机性能
​ CPU、内存、磁盘健康、网络。
文件系统可以设置文件访问时,不更新atime

2)I/O 操作优化
(1)数据倾斜
(2)map和reduce数设置不合理
(3)map运行时间太长,导致reduce等待过久
(4)小文件过多
(5)大量的不可分块的超大文件
(6)spill次数过多
(7)merge次数过多等。

二、优化方案

​ MapReduce优化方法主要从几个方面考虑:数据输入、Map阶段、Reduce阶段、IO传输、数据倾斜问题。

1、数据输入阶段

1)合并小文件:在执行mr任务前将小文件进行合并,大量的小文件会产生大量的map任务,增大map任务装载次数,而任务的装载比较耗时,从而导致mr运行较慢。
2)采用CombineTextInputFormat来作为输入,解决输入端大量小文件场景。

2、Map阶段

1)减少溢写(spill)次数:通过调整mapreduce.task.io.sort.mb及mapreduce.map.sort.spill.percent参数值,增大触发spill的内存上限,减少spill次数,从而减少磁盘IO次数。
2)减少合并(merge)次数:通过调整mapreduce.task.io.sort.factor参数,增大merge时同时打开的文件数目,减少merge的次数,从而缩短mr处理时间。本质上其实就是增大打开的文件句柄数。
3)在map之后,不影响业务逻辑前提下,先进行combine处理,减少 I/O。

3、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mapreduce.job.reduce.slowstart.completedmaps参数,默认0.05。表示至少map任务中,执行完成的maptask数不少于5%才启动reducetask。完成了使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)合理设置reduce端的buffer:默认情况下,数据达到一个阈值的时候,buffer中的数据就会写入磁盘,然后reduce会从磁盘中获得所有的数据。也就是说,buffer和reduce是没有直接关联的,中间多了一个写磁盘->读磁盘的过程,既然有这个弊端,那么就可以通过参数来配置,使得buffer中的一部分数据可以直接输送到reduce,从而减少IO开销:mapreduce.reduce.input.buffer.percent,默认为0.0。当值大于0的时候,会保留指定比例的内存读buffer中的数据直接拿给reduce使用。这样一来,设置buffer需要内存,读取数据需要内存,reduce计算也要内存,所以要根据作业的运行情况进行调整。

4、IO传输阶段

1)采用数据压缩的方式,减少网络IO的的时间。安装Snappy和LZO压缩编码器。
2)使用SequenceFile二进制文件。写入速度更快,比普通文本写入更快

5、数据倾斜问题

1)数据倾斜现象
数据频率倾斜——某一个区域的数据量要远远大于其他区域。
数据大小倾斜——部分记录的大小远远大于平均值。

2)减少数据倾斜的方法。

MapReduce数据倾斜通常发生在reduce阶段中,因为map输出的数据经过分区之后,每个分区由一个reduce处理,而每个分区的数据量如果差异很大的话,那么reduce的处理时间肯定不同,导致木桶效应的发送,所以必须避免数据倾斜。
方法1:抽样和范围分区
可以通过对原始数据进行抽样得到的结果集来预设分区边界值。(hive中有说到)

方法2:自定义分区
基于输出键的背景知识进行自定义分区。例如,如果map输出键的单词来源于一本书。且其中某几个专业词汇较多。那么就可以自定义分区将这这些专业词汇发送给固定的一部分reduce实例。而将其他的都发送给剩余的reduce实例。

方法3:Combine
使用Combine可以大量地减小数据倾斜。在可能的情况下,combine的目的就是聚合并精简数据。

方法4:采用Map Join,尽量避免Reduce Join。没有reduce就不会涉及到数据倾斜的问题

三、常用调优参数

1、资源相关参数

(1)在mr中程序通过configuration对象可以直接配置的参数

参数 说明
mapreduce.map.memory.mb一个Map Task可使用的资源上限(单位:MB),默认为1024。如果Map Task实际使用的资源量超过该值,则会被强制杀死。
mapreduce.reduce.memory.mb一个Reduce Task可使用的资源上限(单位:MB),默认为1024。如果Reduce Task实际使用的资源量超过该值,则会被强制杀死。
mapreduce.map.cpu.vcores每个Map task可使用的最多cpu core数目,默认值: 1
mapreduce.reduce.cpu.vcores每个Reduce task可使用的最多cpu core数目,默认值: 1
mapreduce.reduce.shuffle.parallelcopies每个reduce去map中拿数据的并行数。默认值是5
mapreduce.reduce.shuffle.merge.percentreduce端的merge过程中, buffer中的数据达到多少比例开始写入磁盘。默认值0.66
mapreduce.reduce.shuffle.input.buffer.percentbuffer大小占reduce可用内存的比例。默认值0.7
mapreduce.reduce.input.buffer.percent会保留指定比例的内存读buffer中的数据直接拿给reduce使用,无需经过写入磁盘再给reduce的过程。默认值是0.0
mapreduce.map.speculative设置任务是否可以并发执行

(2)yarn启动时参数

参数 说明
yarn.scheduler.minimum-allocation-mb 1024给应用程序container分配的最小内存
yarn.scheduler.maximum-allocation-mb 8192给应用程序container分配的大内存
yarn.scheduler.minimum-allocation-vcores 1每个container申请的最小CPU核数
yarn.scheduler.maximum-allocation-vcores 32每个container申请的大CPU核数
yarn.nodemanager.resource.memory-mb 8192给containers分配的大物理内存

(3)shuffle性能优化关键因素,在启动前就在配置文件中配置

参数 说明
mapreduce.task.io.sort.mb 100shuffle的环形缓冲区大小,默认100m
mapreduce.map.sort.spill.percent 0.8环形缓冲区溢出的阈值,默认80%
mapreduce.task.io.sort.factor同时打开文件的数目。增大merge时同时打开的文件数目,减少merge的次数

2、容错相关参数

参数 说明
mapreduce.map.maxattempts每个Map Task大重试次数,一旦重试参数超过该值,则认为Map Task运行失败,默认值:4。
mapreduce.reduce.maxattempts每个Reduce Task大重试次数,一旦重试参数超过该值,则认为Map Task运行失败,默认值:4。
mapreduce.task.timeoutTask超时时间,经常需要设置的一个参数,该参数表达的意思为:如果一个task在一定时间内没有任何进入,即不会读取新的数据,也没有输出数据,则认为该task处于block状态,可能是卡住了,也许永远会卡主,为了防止因为用户程序永远block住不退出,则强制设置了一个该超时时间(单位毫秒),默认是600000。如果你的程序对每条输入数据的处理时间过长(比如会访问数据库,通过网络拉取数据等),建议将该参数调大,该参数过小常出现的错误提示是“AttemptID:attempt_14267829456721_123456_m_000224_0 Timed out after 300 secsContainer killed by the ApplicationMaster.”。

四、小文件优化

​ HDFS上每个文件都要在namenode上建立一个索引,这个索引的大小约为150byte,这样当小文件比较多的时候,就会产生很多的索引文件,一方面会大量占用namenode的内存空间,另一方面就是索引文件过大是的索引速度变慢。

1、归档

hadoop archive 是一个高效地将小文件放入HDFS块中的文件存档工具,它能够将多个小文件打包成一个HAR文件,这样就减少了namenode的内存使用。

2、Sequence file

​ sequence file由一系列的二进制key/value组成,如果key为文件名,value为文件内容,则可以将大批小文件合并成一个大文件。
​ 将多个文件合并成一个文件的时候,需要提供一个索引文件,说明每个文件在总文件中的起始位置,长度等信息

3、CombineFileInputFormat

​ 继承于 FileInputFormat,实现子类是CombineTextInputFormat。它是是一种新的inputformat,用于将多个文件合并成一个单独的split,另外,它会考虑数据的存储位置。

4、开启JVM重用

对于大量小文件Job,可以开启JVM重用会减少45%运行时间。
JVM重用理解:一个map运行一个jvm,重用的话,在一个map在jvm上运行完毕后,jvm继续运行其他map。
具体设置:mapreduce.job.jvm.numtasks值在10-20之间。
但是开启jvm有个缺陷。但是某个jvm被某个map或者reduce任务使用过之后,只有当当前MapReduce整个任务结束之后,其他MapReduce任务才能使用该jvm,也就是说即便该jvm是空闲的,也无法给其他MapReduce任务使用。一定程序上造成资源的浪费。

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