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Hadoop背景介绍

Apache Hadoop 是一个开源软件框架，可安装在一个商用机器集群中，使机器可彼此通信并协同工作，以高度分布式的方式共同存储和处理大量数据。

最初，Hadoop 包含以下两个主要组件：Hadoop Distributed File System (HDFS) 和一个分布式计算引擎，该引擎支持以 MapReduce 作业的形式实现和运行程序。

MapReduce 是 Google 推广的一个简单的编程模型，它对以高度并行和可扩展的方式处理大数据集很有用。MapReduce 的灵感来源于函数式编程，用户可将他们的计算表达为 map 和 reduce 函数，将数据作为键值对来处理。Hadoop 提供了一个高级 API 来在各种语言中实现自定义的 map 和 reduce 函数。

Hadoop 还提供了软件基础架构，以一系列 map 和 reduce 任务的形式运行 MapReduce 作业。Map 任务 在输入数据的子集上调用 map 函数。在完成这些调用后，reduce 任务 开始在 map 函数所生成的中间数据上调用 reduce 任务，生成最终的输出。 map 和 reduce 任务彼此单独运行，这支持并行和容错的计算。

最重要的是，Hadoop 基础架构负责处理分布式处理的所有复杂方面：并行化、调度、资源管理、机器间通信、软件和硬件故障处理，等等。得益于这种干净的抽象，实现处理数百（或者甚至数千）个机器上的数 TB 数据的分布式应用程序从未像现在这么容易过，甚至对于之前没有使用分布式系统的经验的开发人员也是如此。

Hadoop 的黄金时代

尽管 MapReduce 模型存在着多种开源实现，但 Hadoop MapReduce 很快就变得非常流行。Hadoop 也是全球最令人兴奋的开源项目之一，它提供了多项出色的功能：高级 API、近线性的可伸缩性、开源许可、在商用硬件上运行的能力，以及容错。它已获得数百（或许已达数千）个公司的成功部署，是大规模分布式存储和处理的最新标准。

一些早期的 Hadoop 采用者，比如 Yahoo! 和 Facebook，构建了包含 4,000 个节点的大型集群，以满足不断增长和变化的数据处理需求。但是，在构建自己的集群后，他们开始注意到了 Hadoop MapReduce 框架的一些局限性。

经典 MapReduce 的局限性

经典 MapReduce 的最严重的限制主要关系到可伸缩性、资源利用和对与 MapReduce 不同的工作负载的支持。在 MapReduce 框架中，作业执行受两种类型的进程控制：

1. 一个称为 JobTracker 的主要进程，它协调在集群上运行的所有作业，分配要在 TaskTracker 上运行的 map 和 reduce 任务。

2. 许多称为 TaskTracker 的下级进程，它们运行分配的任务并定期向 JobTracker 报告进度。

Apache Hadoop 的经典版本 (MRv1)

大型的 Hadoop 集群显现出了由单个 JobTracker 导致的可伸缩性瓶颈。依据 Yahoo!，在集群中有 5,000 个节点和 40,000 个任务同时运行时，这样一种设计实际上就会受到限制。由于此限制，必须创建和维护更小的、功能更差的集群。

此外，较小和较大的 Hadoop 集群都从未最高效地使用他们的计算资源。在 Hadoop MapReduce 中，每个从属节点上的计算资源由集群管理员分解为固定数量的 map 和 reduce slot，这些 slot 不可替代。设定 map slot 和 reduce slot 的数量后，节点在任何时刻都不能运行比 map slot 更多的 map 任务，即使没有 reduce 任务在运行。这影响了集群的利用率，因为在所有 map slot 都被使用（而且我们还需要更多）时，我们无法使用任何 reduce slot，即使它们可用，反之亦然。

最后但同样重要的是，Hadoop 设计为仅运行 MapReduce 作业。随着替代性的编程模型（比如 Apache Giraph 所提供的图形处理）的到来，除 MapReduce 外，越来越需要为可通过高效的、公平的方式在同一个集群上运行并共享资源的其他编程模型提供支持。

2010 年，Yahoo! 的工程师开始研究一种全新的 Hadoop 架构，用这种架构来解决上述所有限制并增加多种附加功能。

Apache Hadoop 2.0 包含 YARN，它将资源管理和处理组件分开。基于 YARN 的架构不受 MapReduce 约束。

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