大数据概述学习

本文全面介绍了大数据技术的核心概念,包括大数据的特点、科学范式的变化、关键技术和应用领域。深入探讨了Hadoop、HDFS、HBase、MapReduce、Spark等大数据处理架构与工具,以及它们在分布式存储、计算和数据处理中的作用。

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大数据概述

技术支撑:存储、计算、网络
大数据:大量化、快速化、多样化、价值密度低
科学范式:实验-理论-计算-数据
影响:全样而非抽样、效率而非精确、相关而非因果
应用:
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核心技术:分布式存储、分布式处理
计算模式:批处理(MapReduce、spark)、流计算、(流数据的处理)、图计算、查询分析计算(Hive)
云计算:虚拟化、多用户,解决分布式存储、计算
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物联网:
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关键技术:识别、感知技术 ,继承云计算

大数据处理架构Hadoop

两大核心:HDFS + MapReduce
可靠性、高效性、高可扩展性、高容错性、成本低、可支持多种编程语言
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Pig:也能提供SQL语言查询(轻量级)
Oozie:工作流管理系统
Sqoop:连接关系型数据库与Hadoop

分布式文件系统HDFS

实现目标:

兼容廉价的硬件设备
支持大数据集
强大的跨平台兼容性
实现流数据读写
支持简单的文件模型

局限性:

不适合低延迟数据访问
无法高效储存大量小文件
不支持多用户写入数据访问及任意修改文件

最核心概念::默认64MB
好处:支持大规模文件存储 、简化系统设计、比较适合数据备份

名称节点——HDFS集群的管家(数据目录)
数据节点——存储实际数据
元数据:文件是什么、分成多少块、怎么隐射、那个服务器上

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FsImage:

文件的复制等级
块大小以及组成文件的块
修改和访问时间
访问权限
注:文件具体在哪分布是实时在内存中维护的
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更新的放在EditLog
第二名称节点:名称节点的冷备份,对EditLog不断增大的处理

体系结构:
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目录-文件-块

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局限性:

命名空间限制:名称节点保存在内存
性能瓶颈
隔离问题
可用性

存储原理:
在这里插入图片描述每个数据块默认冗余保存3份
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注:第二个副本放在不同机架,第3个跟第1个是相同机架、4.5.6块是随机放

提供API:知道数据节点的机架ID,判断哪个数据离自己最近

数据节点定时向名称节点发送心跳信息,HDPS可以跳转冗余数据副本的位置
数据读取时也会有校验码(判断是否出错)

读写过程:
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读数据:

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先创建输入流,

写数据:
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命令
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Hadoop fs:
Is:显示指定文件的详细信息
Mkdir:创建相关文件夹
Cat:指定文件内容输出到标准输出
-cp 将本地文件复制到HDFS文件中
也有web查看文件

Ubuntu一般用ecplise实现

分布式数据库HBase

高可靠、高性能、面向列、可伸缩
可以用来存储非结构化和半结构化的松散数据
在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述
旧数据还在,通过时间戳区分新数据
四维元组确定

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HBase功能组件:库函数(一般用于链接每个客户端)、Master服务器(管家作用:分区信息进行维护和管理、维护Region服务器列表、整个集群有哪些Region服务器在工作、对Region进行分配)、Region服务器(存储不同的Region)

不同的Region分配到不同的Region服务器上

META.表元数据的表
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加速寻址、缓存位置信息——惰性机制解决缓存失效

分布式并行编程模型MapReduce

相关并行编程框架:MPI、OpenCL、CUDA
MapReduce:非共享式架构,拓展性好,适用于非实时性的批处理和数据密集型的应用
分而治之
理念:计算向数据靠拢
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Map函数:
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Reduce函数:
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JobTracker:作业跟踪器,负责资源的监控和作业的调度
TaskTracker:任务调度器。执行具体的相关任务
以slot为单位调度资源(map slot、reduce slot)
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Split分片-map任务
Shuffle:分区、排序、合并
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在这里插入图片描述合并:减少数量,将两个(a,1)合并成(a,2)
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归并:是生成value-list

数据仓库Hive

数据仓库:是一个面向主题的、集成的、相对稳定的、反映历史变化的数据集合,用于支持管理决策
在这里插入图片描述保留历史数据状态
Hive:构建在Hadoop上,HiveQL语言
采用批处理方式处理海量数据、提供一系列对数据进行提取、转换、加载(ETL)的工具

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在这里插入图片描述HiveHA:高可用性解决方案,解决不稳定
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本身不做具体的数据处理与存储,是把SQL语句转换成相关的MapReduce作业
工作原理:
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依赖底层,延迟较高
Impala:实时交互的新型查询系统

分布式框架Spark

流计算

图计算

数据可视化

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