大数据技术和传统的软件开发技术在架构思路上有很大不同,大数据技术更为关注数据,所以相关的架构设计也围绕数据展开,如何存储、计算、传输大规模的数据是要考虑的核心要素。而传统的软件计算模型都是“输入->计算->输出”模型。在互联网大数据时代,需要处理的数据急速膨胀,传统的计算模型已不适用大数据时代的要求。
如何解决PB级数据呢
这个问题的解决思路其实跟大型网站的分布式架构思路是一样的,采用分布式集群的解决方案,用数千台甚至上万台计算机构建一个大数据计算处理集群,利用更多的网络带宽、内存空间、磁盘容量、CPU 核心数去进行计算处理。但是大数据计算处理的场景跟网站的实时请求处理场景又有很大不同。
经过研究 Google给出的方案是:既然数据是庞大的,而程序要比数据小得多,将数据输入给程序是不划算的,那么就反其道而行之,将程序分发到数据所在的地方进行计算,也就是所谓的移动计算比移动数据更划算。
现在我们来看,移动计算程序到数据所在位置进行计算是如何实现的呢?
- 将待处理的大规模数据存储在服务器集群的所有服务器上,主要使用 HDFS 分布式文件存储系统,将文件分成很多块(Block),以块为单位存储在集群的服务器上。
- 大数据引擎根据集群里不同服务器的计算能力,在每台服务器上启动若干分布式任务执行进程,这些进程会等待给它们分配执行任务。
- 使用大数据计算框架支持的编程模型进行编程,比如 Hadoop 的 MapReduce 编程模型,或者 Spark 的 RDD 编程模型。应用程序编写好以后,将其打包,MapReduce 和 Spark 都是在 JVM 环境中运行,所以打包出来的是一个 Java 的 JAR 包。
- 用 Hadoop 或者 Spark 的启动命令执行这个应用程序的 JAR 包,首先执行引擎会解析程序要处理的数据输入路径,根据输入数据量的大小,将数据分成若干片(Split),每一个数据片都分配给一个任务执行进程去处理。
- 任务执行进程收到分配的任务后,检查自己是否有任务对应的程序包,如果没有就去下载程序包,下载以后通过反射的方式加载程序。走到这里,最重要的一步,也就是移动计算就完成了。
- 加载程序后,任务执行进程根据分配的数据片的文件地址和数据在文件内的偏移量读取数据,并把数据输入给应用程序相应的方法去执行,从而实现在分布式服务器集群中移动计算程序,对大规模数据进行并行处理的计算目标。
