一.大数据概述

1.列举Hadoop生态的各个组件及其功能、以及各个组件之间的相互关系，以图呈现并加以文字描述。

Hadoop是目前应用最为广泛的分布式大数据处理框架，其具备可靠、高效、可伸缩等特点

Hadoop的核心组件是HDFS、MapReduce。随着处理任务不同，各种组件相继出现，丰富Hadoop生态圈，目前生态圈结构大致如图所示：

 

1、HDFS（分布式文件系统）:

HDFS是整个hadoop体系的基础 。

功能：负责数据的存储与管理。HDFS有着高容错性（fault-tolerant）的特点，并且设计用来部署在低廉的（low-cost）硬件上。而且它提供高吞吐量（high throughput）来访问应用程序的数据，适合那些有着超大数据集（large data set）的应用程序。

 

2、MapReduce（分布式计算框架）:

MapReduce是一种基于磁盘的分布式并行批处理计算模型。

功能：用于处理大数据量的计算。其中Map对应数据集上的独立元素进行指定的操作，生成键-值对形式中间，Reduce则对中间结果中相同的键的所有值进行规约，以得到最终结果。

 

3、Spark（分布式计算框架）:

Spark是一种基于内存的分布式并行计算框架。

同样是处理大数据计算，不同于MapReduce的是——Job中间输出结果可以保存在内存中，从而不再需要读写HDFS，因此Spark能更好地适用于数据挖掘与机器学习等需要迭代的MapReduce的算法。

 

4、Flink（分布式计算框架）:

Flink是一个基于内存的分布式并行处理框架。

功能类似于Spark，但在部分设计思想有较大出入。对 Flink 而言，其所要处理的主要场景就是流数据，批数据只是流数据的一个极限特例而已。

 

5、Yarn/Mesos（分布式资源管理器）：

YARN是下一代MapReduce，即MRv2，是在第一代MapReduce基础上演变而来的。

功能：主要是为了解决原始Hadoop扩展性较差，不支持多计算框架而提出的

 

6、Zookeeper（分布式协作服务）：

Hadoop的许多组件依赖于Zookeeper，它运行在计算机集群上面。

功能：协调服务/解决分布式环境下的数据管理问题（即用于管理Hadoop操作，如统一命名，状态同步，集群管理，配置同步等）。

 

7、Sqoop（数据同步工具）：

Sqoop是SQL-to-Hadoop的缩写。

功能：主要用于传统数据库和Hadoop之前传输数据。数据的导入和导出本质上是Mapreduce程序，充分利用了MR的并行化和容错性。

Sqoop利用数据库技术描述数据架构，用于在关系数据库、数据仓库和Hadoop之间转移数据。

 

8、Hive/Impala（基于Hadoop的数据仓库）：

Hive定义了一种类似SQL的查询语言(HQL),将SQL转化为MapReduce任务在Hadoop上执行。

功能：通常用于离线分析。

HQL用于运行存储在Hadoop上的查询语句，

Hive功能：Hive让不熟悉MapReduce开发人员也能编写数据查询语句，然后这些语句被翻译为Hadoop上面的MapReduce任务。

Impala功能：用于处理存储在Hadoop集群中的大量数据的MPP（大规模并行处理）SQL查询引擎。 它是一个用C ++和Java编写的开源软件。 与Apache Hive不同，Impala不基于MapReduce算法。 它实现了一个基于守护进程的分布式架构，它负责在同一台机器上运行的查询执行的所有方面。因此执行效率高于Apache Hive。

 

9、HBase（分布式列存储数据库）：

HBase是一个建立在HDFS之上，面向列的针对结构化数据的可伸缩、高可靠、高性能、分布式和面向列的动态模式数据库。

HBase采用了BigTable的数据模型：增强的稀疏排序映射表（Key/Value），其中，键由行关键字、列关键字和时间戳构成。

HBase提供了对大规模数据的随机、实时读写访问，同时，HBase中保存的数据可以使用MapReduce来处理，它将数据存储和并行计算完美地结合在一起。

 

10、Flume（日志收集工具）：

Flume是一个可扩展、适合复杂环境的海量日志收集系统。

功能：将数据从产生、传输、处理并最终写入目标的路径的过程抽象为数据流，在具体的数据流中，数据源支持在Flume中定制数据发送方，从而支持收集各种不同协议数据。同时，Flume数据流提供对日志数据进行简单处理的能力，如过滤、格式转换等。此外，Flume还具有能够将日志写往各种数据目标（可定制）的能力。

Flume以Agent为最小的独立运行单位，一个Agent就是一个JVM。单个Agent由Source、Sink和Channel三大组件构成

 

11、Kafka（分布式消息队列）：

Kafka是一种高吞吐量的分布式发布订阅消息系统。

功能：可以处理消费者规模的网站中的所有动作流数据。实现了主题、分区及其队列模式以及生产者、消费者架构模式。

生产者组件和消费者组件均可以连接到KafKa集群，而KafKa被认为是组件通信之间所使用的一种消息中间件。KafKa内部氛围很多Topic（一种高度抽象的数据结构），每个Topic又被分为很多分区（partition），每个分区中的数据按队列模式进行编号存储。被编号的日志数据称为此日志数据块在队列中的偏移量（offest），偏移量越大的数据块越新，即越靠近当前时间。生产环境中的最佳实践架构是Flume+KafKa+Spark Streaming。

 

 12、Oozie（工作流调度器）：

Oozie是一个可扩展的工作体系，集成于Hadoop的堆栈，用于协调多个MapReduce作业的执行。

功能：能够管理一个复杂的系统，基于外部事件来执行，外部事件包括数据的定时和数据的出现。

Oozie工作流是放置在控制依赖DAG（有向无环图 Direct Acyclic Graph）中的一组动作（例如，Hadoop的Map/Reduce作业、Pig作业等），其中指定了动作执行的顺序。

 

13.Hbase（数据仓库）：

Hadoop Database，是一个高可靠性、高性能、面向列、可伸缩、 实时读写的分布式数据库

功能：利用Hadoop HDFS作为其文件存储系统,利用Hadoop MapReduce来处理 HBase中的海量数据,利用Zookeeper作为其分布式协同服务，主要用来存储非结构化和半结构化的松散数据（列存NoSQL数据库）

 

14.Pig：

Pig是一种数据流语言和运行环境，常用于检索和分析数据量较大的数据集。Pig包括两部分：一是用于描述数据流的语言，称为Pig Latin；二是用于运行Pig Latin程序的执行环境。

功能：作为数据分析平台，侧重数据查询和分析，而不是对数据进行修改和删除等。需要把真正的查询转换成相应的MapReduce作业

 

 

各组件的关系:

 

 2.对比Hadoop与Spark的优缺点

Hadoop框架的主要模块包括如下：

• Hadoop Common
• Hadoop分布式文件系统(HDFS)
• Hadoop YARN
• Hadoop MapReduce

虽然上述四个模块构成了Hadoop的核心，不过还有其他几个模块。这些模块包括：Ambari、Avro、Cassandra、Hive、 Pig、Oozie、Flume和Sqoop，它们进一步增强和扩展了Hadoop的功能。

 

Spark确实速度很快(最多比Hadoop MapReduce快100倍)。Spark还可以执行批量处理，然而它真正擅长的是处理流工作负载、交互式查询和机器学习。

相比MapReduce基于磁盘的批量处理引擎，Spark赖以成名之处是其数据实时处理功能。Spark与Hadoop及其模块兼容。实际上，在Hadoop的项目页面上，Spark就被列为是一个模块。

 

Spark有自己的页面，因为虽然它可以通过YARN(另一种资源协调者)在Hadoop集群中运行，但是它也有一种独立模式。它可以作为 Hadoop模块来运行，也可以作为独立解决方案来运行。

 

MapReduce和Spark的主要区别在于，MapReduce使用持久存储，而Spark使用弹性分布式数据集(RDDS)。

3.如何实现Hadoop与Spark的统一部署?

一方面，由于Hadoop生态系统中的一些组件所实现的功能，目前还是无法由Spark取代的，比如，Storm可以实现毫秒级响应的流计算，但是，Spark则无法做到毫秒级响应。另一方面，企业中已经有许多现有的应用，都是基于现有的Hadoop组件开发的，完全转移到Spark上需要一定的成本。因此，在许多企业实际应用中，Hadoop和Spark的统一部署是一种比较现实合理的选择。

由于Hadoop MapReduce、HBase、Storm和Spark等，都可以运行在资源管理框架YARN之上，因此，可以在YARN之上进行统一部署（如图9-16所示）。这些不同的计算框架统一运行在YARN中，可以带来如下好处：