數據分布傾斜性指的是數據分布過度集中于數據空間的某端,造成“頭重腳輕”或者“比薩斜塔”等不均勻的分布特點。數據分布傾斜性將造成運算效率上的“瓶頸”和數據分析結果的“以偏概全”。
效率上的“瓶頸”
假如在大型商場中,共有A,B1,B2…..B9十家店鋪,其中A店鋪中有99W商品,B1,B2….B9這九家店鋪分別有1W商品。我們要統計商場中商品總數,計算初,采用HASHMAP作為存儲結構,其中Key:店鋪 Value:商品。我們的計算過程是先統計每個店鋪的商品總數,最后將結果累加??梢园l現,由于A有99W商品,按照1+1的累積方式(假如1+1耗時1秒),我們要加99W個1才能得到A店鋪的商品總數(總耗時99W秒),而B1,B2….B9只需分別累加1W個1(分別耗時1W秒),而為了得到商場中的商品總數,我們必須等待所有店鋪都分別累計結束才能處理總和,顯而易見,此時運算瓶頸便集中在A店鋪的商品累計上。
這類狀況經常發生在分布式運算過程中,比如Hadoop Job計算,因為map/reduce 過程中是以Key-value形式來處理數據,假如某key下的數據量太大,會導致整個計算過程中move/shuffle/sort的耗時遠遠高于其他key,因此該Key變成為效率“瓶頸”。一般解決辦法是,自定義partitioner,對所有的Value進行自定義分組,使得每組的量較平均,從而解決時間瓶頸問題。
數據分析結果的“以偏概全”
同樣使用上述的“商場”案例,并且在此基礎上我們假設A店鋪,B9店鋪是賣低端商品,而B1,B2…..B8是賣高端商品,銷量較小。如果我們要根據商品銷售狀況分析店鋪在買家當中的受歡迎程度。由于A店鋪本身商品量大,而且定位的銷售價位是屬于薄利多銷,如果只從銷售量的考慮,我們會以為A店鋪在商場中是最受買家歡迎的,造成“片面”的分析結果。
其實,遇到這種情況,我們首先的分析賣家性質和買家性質,并且使用相對量來作為評估值,比如A店鋪賣低端商品,日銷售量1W商品,1W/99W<1%, 而B9店鋪賣低端商品,日銷售量5K商品,5K/1W=50%,所以在低端買家中,低端商品店鋪B9應該是最受歡迎的。
沒想到Hadoop在解析XML時如此糾結,以至于新版api的mapreduce竟然放棄了XML格式的format以及reader,在老版(hadoop-0.19.*)的streaming模塊提供了這樣的api,由于我用的hadoop-0.20.2 3U1版本,因此需要把處理XML的幾個類移植過來使用。
移植所帶來的問題是各處依賴包,和各種api不兼容。沒關系,我可以看一下源碼,然后自己寫一個。細看了一下reader的代碼,發現mapreduce使用了BufferedInputStream的mark,reset來尋找XML的tag,這個tag就是我們在提交作業所設置的,比如<log>,</log>這樣的標簽。Java中stream流的mark和reset,允許指針回讀,即在找到<log>時,mark一下指針,然后再找到</log>標簽,最后通過reset方法,返回到mark的位置,把<log></log>內的數據讀取出來。但在匹配的過程中,我發現mapred使用了BufferedInputStream 的 read(); 方法,該方法返回下一個可讀的字節。那么整個處理過程就是讀一個字節,比較一個字節,我沒有在mapreduce中用這樣的算法,但我測試過,向緩沖區(BufferedInputStream)中一個字節一個字節的讀,性能嚴重不足,read(); 方法平均返回時間在331納秒,處理一個170M的xml文檔(tag比較多),竟然花了200+秒。(streaming模塊還寫了一個faster*方法,哎,慢死了)
周敏同學提供了pig中處理xml的reader,但pig那邊的代碼我還沒細看,也不知道hadoop的jira中有沒有新的feature來解決現有xml的問題。如果有的話,不防可以告訴我一下下。呵呵。
現在有一個構思,即主要思想仍然圍繞字節比較,因為字符串匹配效率更低,另外算法源于String.indexOf(“”),即找到<log>這個后,記住位置,然后再找</log>,這樣算完全匹配,中間的內容用system.arraycopy來復制到新的字節數組,目前這算法我實現了一半,即找到<log>和</log>后,把這兩個簽標全部替換掉,170M文檔,用時2.2秒(最快1.3秒)。
算法及問題:
首先提供一個BufferedInputStream,默認大小8k,在程序中建一個字節數組,大小為4k,即每次向BufferedInputStream讀4k,這個效率是很不錯的,然后去尋找<log>.toArray這樣的字節數組,這一步速度是很驚人的。但這里有一個小的問題,即每次讀4k的大小去處理,那很有可能<log></log>位于兩次讀取的一尾一頭,那么我的想法是做一個半循環的字節數組,即如果在4k的字節數組中的最后找到<log>,那么就把前面未匹配的仍掉,然后把<log>標簽移到字節數組最前端,然后另用這個字節數組再向BufferedInputStream中去讀4k-5長度的內容(5是<log>的字節長度)。關于4k這個大小,首先要對XML數據進行sampling,即確定<log></log>當中的內容長度,然后再定這個緩沖buf的大小。