本篇文章主要說兩部分：簡單介紹MapReduce的工作原理；詳細解釋WordCount程序。

MapReduce的工作原理

在《Hadoop in action》一書中，對MapReduce計算模型有了很好的描述，在這里我們直接引用過來：“

在 Hadoop 中，用于執行 MapReduce 任務的機器角色有兩個：一個是 JobTracker；另一個是 TaskTracker， JobTracker是用于調度工作的， TaskTracker是用于執行工作的。一個 Hadoop集群中只有一臺 JobTracker。

在分布式計算中， MapReduce 框架負責處理了并行編程中分布式存儲、工作調度、負載均衡、容錯均衡、容錯處理以及網絡通信等復雜問題，把處理過程高度抽象為兩個函數：map 和 reduce，map 負責把任務分解成多個任務， reduce 負責把分解后多任務處理的結果匯總起來。

在 Hadoop 中，每個 MapReduce 任務都被初始化為一個 Job，每個 Job 又可以分為兩種階段： map 階段和 reduce 階段。這兩個階段分別用兩個函數表示，即 map 函數和 reduce 函數。 map 函數接收一個<key,value>形式的輸入，然后同樣產生一個<key,value>形式的中間輸出， Hadoop 函數接收一個如<key,(list ofvalues)>形式的輸入，然后對這個 value 集合進行處理，每個 reduce 產生 0 或 1 個輸出，reduce 的輸出也是<key,value>形式的。”

從上面的解釋我們可以看出：MapReduce把對大規模數據集的操作，分發給一個主節點（master）管理下的各個分節點（slaves）共同完成，然后通過整合各個節點的中間結果，得到最終結果。用 MapReduce 來處理的數據集（或任務）必須具備這樣的特點：待處理的數據集可以分解成許多小的數據集，而且每一個小數據集都可以完全并行地進行處理。整個過程都是按照<key, value>的形式來輸入輸出。

下圖很好的描述了MapReduce的工作過程：

下面我們結合一個簡單的實例來說明MapReduce的內部運行流程，首先給出一個WordCount的數據流程圖：

Step1：輸入文件file1和file2先按照TextInputFormat形式被處理成兩個InputSplit，然后輸入到兩個map中。此時map的輸入格式為<key, value>的，需要指出的是此時的key為當前的行號（位移量），value為對應行的內容；

Step 2：Map對每行的內容進行切詞，每切下一個詞就將其組織成<word, 1>的形式輸出，注意每個word的value均為1；

Step 3：把map的輸出進入Reduce階段，TaskTracker會接收到<word, {1,1,1,…}>形式的數據，reduce會進行統計頻數，組織成<word, sum>的形式直接輸出。

在以上過程初始的輸入文件和最終輸出結果都是放在HDFS上的，但是中間的map程序只是寫到本地磁盤中，而不是寫到HDFS中。這是因為Map的輸出在Jpb完成后即可刪除了，因此不需要存儲到HDFS上。雖然存儲到HDFS上會比較安全，但是因為網絡傳輸會降低MapReduce任務的執行效率，因此Map的輸出文件時寫在本地磁盤的。如果Map程序在沒來得及將數據傳送給Reduce時就崩毀了，那么JobTracker只需要另選一臺機器重新執行這個Task就可以了（JobTracker是要有這個功能的，JobTracker調度任務給TaskTracker，TaskTracker執行任務的時候，會返還進行報告，JobTracker則會記錄進度的進行狀況，如果某個TaskTracker上的任務執行失敗了，那么JobTracker會把這個任務分配給另一個TaskTracker，直到任務執行完成）。

詳解WordCount程序

WordCount程序是學習Hadoop的入門程序，我們有必要詳解一下。能夠完整的運行WordCount程序需要如下結果步驟：本地的文本文件上傳到HDFS上，WordCount程序實現MapReduce過程，輸出結果到HDFS上。

Step 1：進入CentOS系統（上篇博文已經介紹過在centos6.0上搭建hadoop框架），在本地新建一個file文件夾。在file文件夾中，新建兩個文本文件file1和file2. file1的內容為Hello World，file2的內容為Hello Hadoop。

Step 2：在HDFS上創建輸入文件夾，并把本地的file中文件上傳到集群的input目錄上；

Step 3：在集群上運行WordCount程序，以input為輸入目錄，以output為輸出目錄；

以上過程可以再centos的終端完成：

mkdir ~/file 在本地創建file文件夾
cd file

echo “Hello World” > file1.txt 在file1和file2文件中存放文本，
echo “Hello Hadoop” > file2.txt echo命令的作用是輸出內容，> file1/2就是輸出到文件中

hadoop fs -mkdir input 在HDFS上創建輸入目錄文件夾

hadoop fs -put ~file/file*.txt input 上傳本地file文件夾中的文件到HDFS上

運行WordCount程序
hadoop jar /usr/local/hadoop/hadoop-0.20.2/hadoop-0.20.2-examples.jar wordcount input output
“hadoop jar”——執行jar命令；
“/usr/local/hadoop/hadoop-0.20.2/hadoop-0.20.2-examples.jar”——WordCount所在的jar包的地址
“wordcount” 程序主類名
“input output” 輸入、輸出文件夾

hadoop fs -cat output/part-r-00000 查看輸出文件中的內容

細心的讀者會發現，hadoop框架下操作命令都是以hadoop fs -*的形式。下面我們就列舉一下hadoop fs -*命令：

1，hadoop fs –fs [local | ]：聲明hadoop使用的文件系統，如果不聲明的話，使用當前配置文件配置的，按如下順序查找：hadoop jar里的hadoop-default.xml->$HADOO{P}_{C}ON{F}_{D}IR下的hadoop?default.xml?>$HADOOP_CONF_DIR下的hadoop-site.xml。使用local代表將本地文件系統作為hadoop的DFS。如果傳遞uri做參數，那么就是特定的文件系統作為DFS。
2，hadoop fs –ls ：等同于本地系統的ls，列出在指定目錄下的文件內容，支持pattern匹配。輸出格式如filename(full path) size.其中n代表replica的個數，size代表大小（單位bytes）。
3，hadoop fs –lsr ：遞歸列出匹配pattern的文件信息，類似ls，只不過遞歸列出所有子目錄信息。
4，hadoop fs –du ：列出匹配pattern的指定的文件系統空間總量（單位bytes），等價于unix下的針對目錄的du –sb /*和針對文件的du –b ，輸出格式如name(full path) size(in bytes)。
5，hadoop fs –dus ：等價于-du，輸出格式也相同，只不過等價于unix的du -sb。
6，hadoop fs –mv ：將制定格式的文件 move到指定的目標位置。當src為多個文件時，dst必須是個目錄。
7，hadoop fs –cp ：拷貝文件到目標位置，當src為多個文件時，dst必須是個目錄。
8，hadoop fs –rm [-skipTrash] ：刪除匹配pattern的指定文件，等價于unix下的rm 。
9，hadoop fs –rmr [skipTrash] ：遞歸刪掉所有的文件和目錄，等價于unix下的rm –rf 。
10，hadoop fs –rmi [skipTrash] ：等價于unix的rm –rfi 。
11，hadoop fs –put … ：從本地系統拷貝文件到DFS。
12，hadoop fs –copyFromLocal … ：等價于-put。
13，hadoop fs –moveFromLocal … ：等同于-put，只不過源文件在拷貝后被刪除。
14，hadoop fs –get [-ignoreCrc] [-crc] ：從DFS拷貝文件到本地文件系統，文件匹配pattern，若是多個文件，則dst必須是目錄。
15，hadoop fs –getmerge ：顧名思義，從DFS拷貝多個文件、合并排序為一個文件到本地文件系統。
16，hadoop fs –cat ：展示文件內容。
17，hadoop fs –copyToLocal [-ignoreCrc] [-crc] ：等價于-get。
18，hadoop fs –mkdir ：在指定位置創建目錄。
19，hadoop fs –setrep [-R] [-w] <path/file>：設置文件的備份級別，-R標志控制是否遞歸設置子目錄及文件。
20，hadoop fs –chmod [-R] <MODE[,MODE]…|OCTALMODE> PATH…：修改文件的權限，-R標記遞歸修改。MODE為a+r,g-w,+rwx等，OCTALMODE為755這樣。
21，hadoop fs -chown [-R] [OWNER][:[GROUP]] PATH…：修改文件的所有者和組。-R表示遞歸。
22，hadoop fs -chgrp [-R] GROUP PATH…：等價于-chown … :GROUP …。
23，hadoop fs –count[-q] ：計數文件個數及所占空間的詳情，輸出表格的列的含義依次為：DIR_COUNT,FILE_COUNT,CONTENT_SIZE,FILE_NAME或者如果加了-q的話，還會列出QUOTA,REMAINING_QUOTA,SPACE_QUOTA,REMAINING_SPACE_QUOTA。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MapReduce的工作原理，详细解释WordCount程序的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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