Hadoop3教程（十）：MapReduce中的InputFormat

文章目录

（87）切片机制与MapTask并行度决定机制
（90）切片源码总结
（91）FileInputFormat切片机制
（92）TextInputFormat及其他实现类一览
（93） CombineTextInputFormat切片机制
- 原理
- 案例讲解
参考文献

（87）切片机制与MapTask并行度决定机制

什么是MapTask的并行度？

即在一个MR程序里，需要并行开启多少个MapTask，来处理数据。

并行度是越大越好么，当然不是，这玩意儿当然还得看需要处理的数据量，如果数据量不大，开一堆MapTask的话，既浪费资源，又拖慢整体速度（MapTask初始化也是要时间的）。

那么MapTask的并行度设置多少比较合适，或者说应该参考什么指标来制定？

首先我们复习一下block的概念，即文件块，是HDFS存储数据的单位，一般是128M一个数据块。block属于是在物理磁盘上，切切实实的对数据进行了分割。

再介绍一个新概念，即数据切片，数据切片是在逻辑上对输入的数据进行分片，并不会影响数据在物理上的存储。数据切片是MapReduce中计算输入数据的单位，每一个数据切片会对应启动一个MapTask。

直接总结给出结论：

一个job（或者说一个MR程序）的Map阶段并行度，由客户端在提交job时的切片数来决定；
每一个切片分配一个MapTask；
默认情况下，切片大小等于块大小。（即默认也是128M）
切片时不考虑数据整体，而是逐个对每一个所提交文件单独切片，即不可能出现文件A的末尾和文件B的开头出现在同一片里，这种情况。

结论3和结论4其实原因差不多哈，可以理解成是为了尽量避免在不同DataNode之间通信的损耗。

比如说现在我要处理的一个大文件，命名成a.txt吧，它的第一个block位于DataNode_1上，第二个block位于DataNode_2上，第三个block位于DataNode_3上。

如果切片大小不等于block大小的话，且考虑数据整体，那肯定会出现不同DataNode上的数据位于同一个切片的情况。

比如说我把切片大小定为100M，那么第一片就位于DataNode_1上，是0M~100M，然后DataNode_1上只剩下28M数据，需要从DataNode_2上再拿72M数据，才能再凑齐一个切片。

那这就有问题了，在处理第二个切片的时候，需要同时通信DataNode_1和DataNode_2，肯定是不如在单个DataNode上完全处理完要好。

因此，切片大小等于块大小，是比较好的。

结论4的原因也差不多，不同文件的block存放的DataNode那肯定更五花八门了，说不定处理一个切片都得联系五六个DataNode，那太低效了。

（90）切片源码总结

切片这个动作是针对输入数据的，默认是FileInputFormat，主要步骤我们可以文件简单描述一遍。

1）程序需要先找到你数据存储的目录；

2）开始遍历（以规划切片）该目录下的每一个文件；

3）遍历第一个文件a.txt

3.1） 先获取文件的大小；

3.2） 然后计算（或者说获取）切片的大小。这个是有计算公式的：

computeSplitSize = max(minSize, min(maxSize, blocksize))

minSize默认是1M，maxSize默认是Long型的最大值。

因此默认情况下，上面公式会计算出computeSplitSize = blocksize

这里我们发散一下，如果我想改大切片大小，比如说想让它等于256M，我该怎么办？

当然是修改minSize=256，上式可以自己算一下。

同理，如果是想改小切片大小，比如说等于64M，那就修改maxSize=64。

简单的说就是，如果想调小片大小，就修改MaxSize，如果想调大片大小，就修改MinSize。

3.3） 然后开始切片，比如说0~128是第一片，128~256是第二片；

这里也有个需要注意的点，就是每次切片的时候，都会判断切完后，该文件剩下的大小，是否大于blocksize（教程里写的是块大小，但是我感觉这里是不是对比的应该是切片大小，之后看源码来判断吧）的1.1倍，如果小于的话，那就不再切了，剩下的部分作为最后一块切片。反之则继续切。

3.4） 将切片的信息写到一个切片规划文件中；

这里的切片规划InputSplit，只记录了切片的元数据信息，比如每一片的切片起始位置等，并不是真正的切了。

以上切片的核心过程，都是在FileInputFormat.getSplit()中完成；

4）最后，Client提交切片规划文件给YARN，YRAN上的MrAPPMaster就会根据规划文件来计算所需的MapTask个数。

附一张教程里的图，可做辅助理解：

在这里插入图片描述

（91）FileInputFormat切片机制

默认的FileInputFormat切片机制流程，跟上一小节介绍的基本一样：

根据文件的内容长度开始切片；
切片大小等于block大小
切片时不考虑整体，而是对每一个文件分别切割；

这是默认情况下的一个切片机制，并不是一成不变的。

举一个例子，假设我要处理20个文件，每个文件大小是1KB，当前blockSize=128M，按照上面的规则，对每一个文件分别切片，那就相当于1个文件一片，一共20片，对应的，我就要启动20个MapTask去执行读。

想象一下，就为了这20KB的数据，我需要耗费大量的时间和空间，去初始化并执行20个MapTask，这是非常不合理的，所以这种时候我们就可以打破默认的限制，将几个文件组合在一起来作为一片。这就是CombineTextInputFormat，这个后面会仔细讲。

教程在这里讲了一个基于FileInputFormat的实例，我也放上来吧。

假设现在有两个输入文件：

file_1.txt，320M
file_2.txt，10M

开始切片，形成的切片信息如下：

file_1.txt.split_1：0~128M；
file_1.txt.split_2：128~256M；
file_1.txt.split_3：256~320M；
file_2.txt.split_1：0~10M；

具体的切片流程，上一小节都讲过了，这里就不展开了，只记录一下，在代码里如何获取切片信息？

// 根据文件类型获取切片信息
FileSplit inputSplit = (FileSplit)context.getInputSplit();
//获取切片的文件名称
String name = inputSplit.getPath().getName();

（92）TextInputFormat及其他实现类一览

严格来讲，FileInputFormat是一个接口类，我们日常开发中常用的，还是它的那些接口实现类，比如说：TextInputFormat、KeyValueTextInputFormat、NLineInputFormat、CombineTextInputFormat和自定义InputFormat等。

其中用的最多的，是TextInputFormat和CombineTextInputFormat，所以教程里重点讲了一下这两种，尤其是后者，我就顺着教程来了。

看了下源码，切片时还需要先判断文件是否可以切割，一般来讲，压缩文件是不能切割的。但是也不绝对，看你用的哪种压缩算法，有的压缩格式的文件倒是也能切，在后续的（123）压缩概述小节里会详细介绍下这些。

KeyValueTextInputFormat，是需要传入一个分隔符，然后拿着这个分隔符去切割输入的数据，切出来的0号位作为Key，剩下的部分作为value。

NLineInputFormat，是一次性读取多行，而TextInputFormat一次性只读取一行，这个区别很好理解，相当于是加强版，就不赘述了。

相当于对TextInputFormat来讲，一个10行的输入文本，它会对应生成10个KV对，但是对NLineInputFormat来讲，它可能只会生成2个KV对（假设它一次性读取5行），可能效率会高一些。

CombineTextInputFormat，是一次性读取多个文件进行组合，组合在一起进行后续的处理，比如说切片。非常适合小文件多的情况，避免了冗余MapTask。

TextInputFormat，就是一行一行读取文件，形成的输入KV对中，键就是该行在整个文件里的起始字节偏移量（我理解，作用跟行号差不多，但确实不是行号），值就是该行的内容，不包含换行和回车符。

以下是一个示例，比如，一个分片包含了如下4条文本记录。

Rich learning form
Intelligent learning engine
Learning more convenient
From the real demand for more close to the enterprise

每条记录在读取后，会表示为以下键值对：

(0,Rich learning form)
(20,Intelligent learning engine)
(49,Learning more convenient)
(74,From the real demand for more close to the enterprise)

（93） CombineTextInputFormat切片机制

原理

1）CombineTextInputFormat是用来解决小文件过多的问题。

上一小节提过，TextInputFormat是按照文件做切片的，一个文件，即使只有1KB，也会切成一片，从而开启一个单独的MapTask。在小文件过多的时候，这种对资源的浪费简直是不可想象的。

于是提出了CombineTextInputFormat，它可以把几个小文件在逻辑上分进同一个切片，这样子启动一个MapTask就可以了。

2） CombineTextInputFormat中，切片大小比较难理解，这个涉及到一个虚拟存储的概念。

CombineTextInputFormat.setMaxInputSplitSize(job, 默认大小);

CombineTextInputFormat生成切片的过程，也跟其他实现类不太一样，它是分为两个步骤：

虚拟存储过程
正式切片过程

案例讲解

接下来上一个实例来讲解，比如说要将文件按照字典数据排序。

假设，现在定义的CombineTextInputFormat的MaxInputSplitSize=4M，然后我们的输入数据是四个文件，分别是：

a.txt，1.7M；
b.txt，5.1M；
c.txt，3.4M；
d.txt，6.8M；

1）首先会将文件，按照字典数据做排序，就是abcd，然后再开始切片，这个排序直接影响了哪些文件会合在一起。

2）接下来是虚拟存储过程：

对a.txt，由于1.7M < 4M ,即MaxInputSplitSize，因此逻辑上划分为1块；
b.txt，由于4M < 5.1M < 2 * 4M，因此逻辑上均分为两块，第一块是2.55M，第二块也是2.55M；
c.txt，由于3.4M < 4M，因此逻辑上划分为1块；
d.txt，4M < 6.8M < 2 * 4M，因此逻辑上均分为两块，块1=3.4M，块2=3.4M；

然后虚拟存储结束，我们得到了以下虚拟分块：

1.7M
2.55M
2.55M
3.4M
3.4M
3.4M

3）再接着，我们就可以开始规划切片了，这里切片的基本规则：判断虚拟存储的文件大小是否大于MaxInputSplitSize，如果大于则单独成片，小于则组合下一个虚拟存储文件，直到大于MaxInputSplitSize，组合成片。

按照这个规则，我们可以得到以下三个切片：

片一：1.7M + 2.55M
片二：2.55M + 3.4M
片三：3.4M + 3.4M

弹幕里提了一个问题，假设我有一个10M的文件，那么按照上面的规则，是会划分成几个多大的虚拟存储文件？

确实是好问题，4M < 2 * 4M < 10M，我个人感觉是划分成 4M + 3M + 3M，即划分出第一块后，剩下6M重新开始判断，并最终均分为3M + 3M；

也有人说是划分成4M + 4M + 2M，感觉也有点道理，但还是更支持前面那种，先暂存一下，后来再查。

2023-10-15 12:08:08 后来忘记查了，我刚把这个问题问了下文心一言，它告诉我都行。。。两种方式都行。。。。

2023-10-15 12:11:13 查阅了下相关资料，应该是前者，先划分一块4M的出来，剩下的再跟MaxInputSplitSize去比较。合理。

MR代码在编写的时候，需要在Driver里定义以下代码：

// 如果不设置InputFormat，默认使用的是TextInputFormat.class
job.setInputFormatClass(CombineTextInputFormat.class);// 虚拟存储切片最大值设置4m
CombineTextInputFormat.setMaxInputSplitSize(job, 419304);