【Hadoop篇08】Hadoop数据压缩

简洁而不简单

Hadoop数据压缩

数据压缩优点和缺点

​ 压缩技术能够有效减少底层存储系统（HDFS）读写字节数。压缩提高了网络带宽和磁盘空间的效率。在 Hadoop下，尤其是数据规模很大和工作负载密集的情况下，使用数据压缩显得非常重要。在这种情况下，IO操作和网络数据传输要花大量的时间。还有， Shuffle与 Merge过程同样也面临着巨大的IO压力鳘于磁盘IO和网络带宽是 Hadoop的宝贵资源，数据压缩对于节省资源、最小化磁盘IO和网络传输非常有帮助。

​ 不过，尽管压缩与解压操作的CPU开销不髙，其性能的提升和资源的节省并非没有代价。如果磁盘IO和网络带宽影响了 MapReduce作业性能，在任意 MapReduce阶段启用压缩都可以改善端到端处理时间并減少IO和网络流量。

压缩策略和原则

​ 压缩是提高 Hadoop运行效率的一种优化策略通过对 Mapper、 Reducer运行过程的数据进行压缩，以减少磁盘IO，提高MR程序运行速度。
​ 注意：釆用压缩技术减少了磁盘IO，但同时增加了CPU运算负担。所以，压缩特性运用得当能提高性能，但运用不当也可能降低性能压缩基本原则：

（1）运算密集型的job，少用压缩
（2）IO密集型的job，多用压缩！！

MR支持的压缩编码

压缩格式	hadoop自带？	算法	文件扩展名	是否可切分	换成压缩格式后，原来的程序是否需要修改
DEFLATE	是，直接使用	DEFLATE	.deflate	否	和文本处理一样，不需要修改
Gzip	是，直接使用	DEFLATE	.gz	否	和文本处理一样，不需要修改
bzip2	是，直接使用	bzip2	.bz2	是	和文本处理一样，不需要修改
LZO	否，需要安装	LZO	.lzo	是	需要建索引，还需要指定输入格式
Snappy	否，需要安装	Snappy	.snappy	否	和文本处理一样，不需要修改

为了支持多种压缩/解压缩算法，Hadoop引入了编码/解码器，如下表所示。

压缩格式	对应的编码/解码器
DEFLATE	org.apache.hadoop.io.compress.DefaultCodec
gzip	org.apache.hadoop.io.compress.GzipCodec
bzip2	org.apache.hadoop.io.compress.BZip2Codec
LZO	com.hadoop.compression.lzo.LzopCodec
Snappy	org.apache.hadoop.io.compress.SnappyCodec

压缩性能的比较

压缩算法	原始文件大小	压缩文件大小	压缩速度	解压速度
gzip	8.3GB	1.8GB	17.5MB/s	58MB/s
bzip2	8.3GB	1.1GB	2.4MB/s	9.5MB/s
LZO	8.3GB	2.9GB	49.3MB/s	74.6MB/s

压缩方式选择

Gzip压缩

Bzip2压缩

Lzo压缩

Snappy压缩

压缩位置选择

压缩参数配置

参数	默认值	阶段	建议
io.compression.codecs （在core-site.xml中配置）	org.apache.hadoop.io.compress.DefaultCodec, org.apache.hadoop.io.compress.GzipCodec, org.apache.hadoop.io.compress.BZip2Codec	输入压缩	Hadoop使用文件扩展名判断是否支持某种编解码器
mapreduce.map.output.compress（在mapred-site.xml中配置）	false	mapper输出	这个参数设为true启用压缩
mapreduce.map.output.compress.codec（在mapred-site.xml中配置）	org.apache.hadoop.io.compress.DefaultCodec	mapper输出	使用LZO或Snappy编解码器在此阶段压缩数据
mapreduce.output.fileoutputformat.compress（在mapred-site.xml中配置）	false	reducer输出	这个参数设为true启用压缩
mapreduce.output.fileoutputformat.compress.codec（在mapred-site.xml中配置）	org.apache.hadoop.io.compress. DefaultCodec	reducer输出	使用标准工具或者编解码器，如gzip和bzip2
mapreduce.output.fileoutputformat.compress.type（在mapred-site.xml中配置）	RECORD	reducer输出	SequenceFile输出使用的压缩类型：NONE和BLOCK

压缩案例

public class TestCompress {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        compress("e:/hello.txt","org.apache.hadoop.io.compress.BZip2Codec");
//        decompress("e:/hello.txt.bz2");
    }

    // 1、压缩
    private static void compress(String filename, String method) throws Exception {
        
        // （1）获取输入流
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(filename));
        
        Class codecClass = Class.forName(method);
        
        CompressionCodec codec = (CompressionCodec) ReflectionUtils.newInstance(codecClass, new Configuration());
        
        // （2）获取输出流
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(filename +codec.getDefaultExtension()));
        CompressionOutputStream cos = codec.createOutputStream(fos);
        
        // （3）流的对拷
        IOUtils.copyBytes(fis, cos, 1024*1024*5, false);
        
        // （4）关闭资源
        fis.close();
        cos.close();
        fos.close();
    }

    // 2、解压缩
    private static void decompress(String filename) throws FileNotFoundException, IOException {
        
        // （0）校验是否能解压缩
        CompressionCodecFactory factory = new CompressionCodecFactory(new Configuration());

        CompressionCodec codec = factory.getCodec(new Path(filename));
        
        if (codec == null) {
            System.out.println("cannot find codec for file " + filename);
            return;
        }
        
        // （1）获取输入流
        CompressionInputStream cis = codec.createInputStream(new FileInputStream(new File(filename)));
        
        // （2）获取输出流
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(filename + ".decoded"));
        
        // （3）流的对拷
        IOUtils.copyBytes(cis, fos, 1024*1024*5, false);
        
        // （4）关闭资源
        cis.close();
        fos.close();
    }
}

Map输出端采用压缩

public class WordCountDriver {

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InterruptedException {

        Configuration configuration = new Configuration();

        // 开启map端输出压缩
    configuration.setBoolean("mapreduce.map.output.compress", true);
        // 设置map端输出压缩方式
    configuration.setClass("mapreduce.map.output.compress.codec", BZip2Codec.class, CompressionCodec.class);

        Job job = Job.getInstance(configuration);

        job.setJarByClass(WordCountDriver.class);

        job.setMapperClass(WordCountMapper.class);
        job.setReducerClass(WordCountReducer.class);

        job.setMapOutputKeyClass(Text.class);
        job.setMapOutputValueClass(IntWritable.class);

        job.setOutputKeyClass(Text.class);
        job.setOutputValueClass(IntWritable.class);

        FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path(args[0]));
        FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(args[1]));

        boolean result = job.waitForCompletion(true);

        System.exit(result ? 1 : 0);
    }
}

Mapper和Reducer代码不变

Reduce输出端采用压缩

public class WordCountDriver {

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InterruptedException {
        
        Configuration configuration = new Configuration();
        
        Job job = Job.getInstance(configuration);
        
        job.setJarByClass(WordCountDriver.class);
        
        job.setMapperClass(WordCountMapper.class);
        job.setReducerClass(WordCountReducer.class);
        
        job.setMapOutputKeyClass(Text.class);
        job.setMapOutputValueClass(IntWritable.class);
        
        job.setOutputKeyClass(Text.class);
        job.setOutputValueClass(IntWritable.class);
        
        FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path(args[0]));
        FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(args[1]));
        
        // 设置reduce端输出压缩开启
        FileOutputFormat.setCompressOutput(job, true);
        
        // 设置压缩的方式
        FileOutputFormat.setOutputCompressorClass(job, BZip2Codec.class); 
//        FileOutputFormat.setOutputCompressorClass(job, GzipCodec.class); 
//        FileOutputFormat.setOutputCompressorClass(job, DefaultCodec.class); 
        
        boolean result = job.waitForCompletion(true);
        
        System.exit(result?1:0);
    }
}

相关资料

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