基于Hadoop大数据分析应用场景与实战

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为了满足日益增长的业务变化，京东的京麦团队在京东大数据平台的基础上，采用了Hadoop等热门的开源大数据计算引擎，打造了一款为京东运营和产品提供决策性的数据类产品-北斗平台。

一、Hadoop的应用业务分析

大数据是不能用传统的计算技术处理的大型数据集的集合。它不是一个单一的技术或工具，而是涉及的业务和技术的许多领域。

目前主流的三大分布式计算系统分别为:Hadoop、Spark和Strom：

• Hadoop当前大数据管理标准之一，运用在当前很多商业应用系统。可以轻松地集成结构化、半结构化甚至非结构化数据集。
• Spark采用了内存计算。从多迭代批处理出发，允许将数据载入内存作反复查询，此外还融合数据仓库，流处理和图形计算等多种计算范式。Spark构建在HDFS上，能与Hadoop很好的结合。它的RDD是一个很大的特点。
• Storm用于处理高速、大型数据流的分布式实时计算系统。为Hadoop添加了可靠的实时数据处理功能

Hadoop是使用Java编写，允许分布在集群，使用简单的编程模型的计算机大型数据集处理的Apache的开源框架。 Hadoop框架应用工程提供跨计算机集群的分布式存储和计算的环境。 Hadoop是专为从单一服务器到上千台机器扩展，每个机器都可以提供本地计算和存储。

Hadoop适用于海量数据、离线数据和负责数据，应用场景如下：

场景1：数据分析，如京东海量日志分析，京东商品推荐，京东用户行为分析

场景2：离线计算，(异构计算+分布式计算)天文计算

场景3：海量数据存储，如京东的存储集群

基于京麦业务三个实用场景

• 京麦用户分析
• 京麦流量分析
• 京麦订单分析

都属于离线数据，决定采用Hadoop作为京麦数据类产品的数据计算引擎，后续会根据业务的发展，会增加Storm等流式计算的计算引擎，下图是京麦的北斗系统架构图：

(图一)京东北斗系统

二、浅谈Hadoop的基本原理

Hadoop分布式处理框架核心设计

• HDFS ：(Hadoop Distributed File System)分布式文件系统
• MapReduce： 是一种计算模型及软件架构

2.1 HDFS

HDFS(Hadoop File System)，是Hadoop的分布式文件存储系统。

将大文件分解为多个Block，每个Block保存多个副本。提供容错机制，副本丢失或者宕机时自动恢复。默认每个Block保存3个副本，64M为1个Block。将Block按照key-value映射到内存当中。

(图二)数据写入HDFS

(图三)HDFS读取数据

2.2 MapReduce

MapReduce是一个编程模型，封装了并行计算、容错、数据分布、负载均衡等细节问题。MapReduce实现最开始是映射map，将操作映射到集合中的每个文档，然后按照产生的键进行分组，并将产生的键值组成列表放到对应的键中。化简(reduce)则是把列表中的值化简成一个单值，这个值被返回，然后再次进行键分组，直到每个键的列表只有一个值为止。这样做的好处是可以在任务被分解后，可以通过大量机器进行并行计算，减少整个操作的时间。但如果你要我再通俗点介绍，那么，说白了，Mapreduce的原理就是一个分治算法。

算法：

MapReduce计划分三个阶段执行，即映射阶段，shuffle阶段，并减少阶段。

映射阶段：映射或映射器的工作是处理输入数据。一般输入数据是在文件或目录的形式，并且被存储在Hadoop的文件系统(HDFS)。输入文件被传递到由线映射器功能线路。映射器处理该数据，并创建数据的若干小块。

减少阶段：这个阶段是：Shuffle阶段和Reduce阶段的组合。减速器的工作是处理该来自映射器中的数据。处理之后，它产生一组新的输出，这将被存储在HDFS。 

(图四)MapReduce

2.3 HIVE

hive是基于Hadoop的一个数据仓库工具，可以将结构化的数据文件映射为一张数据库表，并提供完整的sql查询功能，可以将sql语句转换为MapReduce任务进行运行，这套SQL 简称HQL。使不熟悉mapreduce 的用户很方便的利用SQL 语言查询，汇总，分析数据。而mapreduce开发人员可以把己写的mapper 和reducer 作为插件来支持Hive 做更复杂的数据分析。

(图五)HIVE体系架构图

由上图可知，hadoop和mapreduce是hive架构的根基。Hive架构包括如下组件：CLI(command line interface)、JDBC/ODBC、Thrift Server、WEB GUI、metastore和Driver(Complier、Optimizer和Executor)。

三、Hadoop走过来的那些坑

进行HIVE操作的时候，HQL写的不当，容易造成数据倾斜，大致分为这么几类：空值数据倾斜、不同数据类型关联产生数据倾斜和Join的数据偏斜。只有理解了Hadoop的原理，熟练使用HQL，就会避免数据倾斜，提高查询效率。