大資料學習之路(跟著大神學習一波)

0008發表於2018-09-16

前言:

一、背景介紹

二、大資料介紹

正文:

一、大資料相關的工作介紹

二、大資料工程師的技能要求

三、大資料學習規劃

四、持續學習資源推薦(書籍,部落格,網站)

五、專案案例分析(批處理+實時處理)

 

大資料學習群:119599574

前言

一、背景介紹

本人目前是一名大資料工程師,專案資料50T,日均資料增長20G左右,個人是從Java後端開發,經過3個月的業餘自學成功轉型大資料工程師。

二、大資料介紹

大資料本質也是資料,但是又有了新的特徵,包括資料來源廣、資料格式多樣化(結構化資料、非結構化資料、Excel檔案、文字檔案等)、資料量大(最少也是TB級別的、甚至可能是PB級別)、資料增長速度快等。

針對以上主要的4個特徵我們需要考慮以下問題:

資料來源廣,該如何採集彙總?,對應出現了Sqoop,Cammel,Datax等工具。

資料採集之後,該如何儲存?,對應出現了GFS,HDFS,TFS等分散式檔案儲存系統。

由於資料增長速度快,資料儲存就必須可以水平擴充套件。

資料儲存之後,該如何通過運算快速轉化成一致的格式,該如何快速運算出自己想要的結果?

對應的MapReduce這樣的分散式運算框架解決了這個問題;但是寫MapReduce需要Java程式碼量很大,所以出現了Hive,Pig等將SQL轉化成MapReduce的解析引擎;

普通的MapReduce處理資料只能一批一批地處理,時間延遲太長,為了實現每輸入一條資料就能得到結果,於是出現了Storm/JStorm這樣的低時延的流式計算框架;

但是如果同時需要批處理和流處理,按照如上就得搭兩個叢集,Hadoop叢集(包括HDFS+MapReduce+Yarn)和Storm叢集,不易於管理,所以出現了Spark這樣的一站式的計算框架,既可以進行批處理,又可以進行流處理(實質上是微批處理)。

而後Lambda架構,Kappa架構的出現,又提供了一種業務處理的通用架構。

為了提高工作效率,加快運速度,出現了一些輔助工具:

Ozzie,azkaban:定時任務排程的工具。

Hue,Zepplin:圖形化任務執行管理,結果檢視工具。

Scala語言:編寫Spark程式的最佳語言,當然也可以選擇用Python。

Python語言:編寫一些指令碼時會用到。

Allluxio,Kylin等:通過對儲存的資料進行預處理,加快運算速度的工具。

以上大致就把整個大資料生態裡面用到的工具所解決的問題列舉了一遍,知道了他們為什麼而出現或者說出現是為了解決什麼問題,進行學習的時候就有的放矢了。

正文

一、大資料相關工作介紹

大資料方向的工作目前主要分為三個主要方向:

大資料工程師

資料分析師

大資料科學家

其他(資料探勘等)

二、大資料工程師的技能要求

附上大資料工程師技能圖:

必須掌握的技能11條

Java高階(虛擬機器、併發)

Linux 基本操作

Hadoop(HDFS+MapReduce+Yarn )

HBase(JavaAPI操作+Phoenix )

Hive(Hql基本操作和原理理解)

Kafka

Storm/JStorm

Scala

Python

Spark (Core+sparksql+Spark streaming )

輔助小工具(Sqoop/Flume/Oozie/Hue等)

高階技能6條

機器學習演算法以及mahout庫加MLlib

R語言

Lambda 架構

Kappa架構

Kylin

Alluxio

三、學習路徑

假設每天可以抽出3個小時的有效學習時間,加上週末每天保證10個小時的有效學習時間;

3個月會有(21*3+4*2*10)*3=423小時的學習時間。

第一階段(基礎階段)

1)Linux學習—–20小時

Linux作業系統介紹與安裝。

Linux常用命令。

Linux常用軟體安裝。

Linux網路。

防火牆。

Shell程式設計等。

 

學習之前沒搞清楚的知識

傳統的web應用(LAMP、JavaEE、NODE系等)與大資料什麼關係?

之前一直以為大資料的東西就是來取代傳統的Web應用的,其實並不是這樣;即使是大資料的架構,應用層依然會是傳統的web應用,但是會根據資料特點對資料儲存(結構化資料依然會儲存在傳統的關係型資料庫——如MySql,日誌等非結構資料會儲存在分散式檔案系統——如Hadoop的HDFS)。

大資料的東西不是取代傳統的web應用,而是對web應用的增強。基於分散式儲存和分散式計算,以前單機或者小規模叢集無法解決的問題,使用了大資料技術之後就可以解決了,比如日誌等資料當資料量非常大的時候(TB甚至PB),對這些資料的分析在傳統架構上是不可能或者是非常慢的,使用了大資料技術之後就是可能的了——主要是將資料處理通過MapReduce等拆分到不同的節點(電腦)上執行,然後將節點上的結果合併,最後生成分析結果。

雲端計算和大資料

 

現在幾乎所有的公司都把自己的產品吹成“雲”…但是真的都是“雲”麼?其實很多都是傳統的web應用部署到阿里雲這些第三方雲平臺吧;還有一部分有自己伺服器(一般配置),然後搞個公網ip,部署上去也說自己是“雲”。

Hadoop結構(更新)

 

下面的內容是在看視訊之前寫的,作為一些參考吧。

學習歷程

瞭解Hadoop生態系統,瞭解一下生態系統中各模組的作用,文章後面對各模組有一些簡單的總結

HDFS

YARN

HBase

MapReduce

Hive

Pig

Mahout

Zookeeper

Sqoop

Flume

Kafka等

瞭解Spark,瞭解Spark比MapReduce的優勢,學習RDD程式設計

Spark SQL

Spark Streaming

Spark Mlib

找兩臺電腦搭個Hadoop、Spark叢集,配置Spark開發環境(SBT),執行一些demo例程,典型如WordCount

研究一下MapReduce的WordCount和Spark的WorkCount的程式碼,通過對比加深理解

參考如下案例,瞭解大資料應用,熟悉HBase,Hive,Sqoop等

 

HBase

HBase是一個高可靠、高效能、面向列、可伸縮的分散式資料庫,是谷歌BigTable的開源實現,主要用來儲存非結構化和半結構化的鬆散資料。HBase的目標是處理非常龐大的表,可以通過水平擴充套件的方式,利用廉價計算機叢集處理由超過10億行資料和數百萬列元素組成的資料表

HBase可以直接使用本地檔案系統或者Hadoop作為資料儲存方式,不過為了提高資料可靠性和系統的健壯性,發揮HBase處理大資料量等功能,需要使用Hadoop作為檔案系統。與Hadoop一樣,HBase目標主要依靠橫向擴充套件,通過不斷增加廉價的商用伺服器來增加計算和儲存能力。

HIVE

Hive是一個構建於Hadoop頂層的資料倉儲工具,由Facebook公司開發,並在2008年8月開源。Hive在某種程度上可以看作是使用者程式設計介面,其本身並不儲存和處理資料,而是依賴HDFS來儲存資料,依賴MapReduce來處理資料。Hive定義了簡單的類似SQL的查詢語言——HiveQL,它與大部分SQL語法相容,但是,並不完全支援SQL標準,比如,HiveSQL不支援更新操作,也不支援索引和事務,它的子查詢和連線操作也存在很多侷限。

HiveQL語句可以快速實現簡單的MapReduce任務,這樣使用者通過編寫的HiveQL語句就可以執行MapReduce任務,不必編寫複雜的MapReduce應用程式。對於Java開發工程師而言,就不必花費大量精力在記憶常見的資料運算與底層的MapReduce Java API的對應關係上;對於DBA來說,可以很容易把原來構建在關聯式資料庫上的資料倉儲應用程式移植到Hadoop平臺上。所以說,Hive是一個可以有效、合理、直觀地組織和使用資料的分析工具。

Impala

Hive 作為現有比較流行的資料倉儲分析工具之一,得到了廣泛的應用,但是由於Hive採用MapReduce 來完成批量資料處理,因此,實時性不好,查詢延遲較高。Impala 作為新一代開源大資料分析引擎,支援實時計算,它提供了與Hive 類似的功能,並在效能上比Hive高出3~30 倍。Impala 發展勢頭迅猛,甚至有可能會超過Hive 的使用率而成為Hadoop 上最流行的實時計算平臺。

Hive 與Impala 的不同點總結如下:

第一,Hive 比較適合進行長時間的批處理查詢分析,而Impala 適合進行實時互動式SQL 查詢。

第二,Hive 依賴於MapReduce 計算框架,執行計劃組合成管道型的MapReduce 任務模式進行執行,而Impala 則把執行計劃表現為一棵完整的執行計劃樹,可以更自然地分發執行計劃到各個Impalad執行查詢。

第三,Hive在執行過程中,如果記憶體放不下所有資料,則會使用外存,以保證查詢能順序執行完成,而Impala在遇到記憶體放不下資料時,不會利用外存,所以,Impala目前處理查詢時會受到一定的限制。

Hive與Impala的相同點總結如下:

第一,Hive與Impala使用相同的儲存資料池,都支援把資料儲存於HDFS和HBase中,其中,HDFS支援儲存TEXT、RCFILE、PARQUET、AVRO、ETC等格式的資料,HBase儲存表中記錄。

第二,Hive與Impala使用相同的後設資料。

第三,Hive與Impala中對SQL的解釋處理比較相似,都是通過詞法分析生成執行計劃。

總的來說,Impala的目的不在於替換現有的MapReduce工具,把Hive與Impala配合使用效果最佳,可以先使用Hive進行資料轉換處理,之後再使用Impala在Hive處理後的結果資料集上進行快速的資料分析。

PIG

Pig 是Hadoop 生態系統的一個元件,提供了類似SQL 的Pig Latin 語言(包含Filter、GroupBy、Join、OrderBy 等操作,同時也支援使用者自定義函式),允許使用者通過編寫簡單的指令碼來實現複雜的資料分析,而不需要編寫複雜的MapReduce 應用程式,Pig 會自動把使用者編寫的指令碼轉換成MapReduce 作業在Hadoop 叢集上執行,而且具備對生成的MapReduce程式進行自動優化的功能,所以,使用者在編寫Pig 程式的時候,不需要關心程式的執行效率,這就大大減少了使用者程式設計時間。因此,通過配合使用Pig 和Hadoop,在處理海量資料時就可以實現事半功倍的效果,比使用Java、C++等語言編寫MapReduce 程式的難度要小很多,並且用更少的程式碼量實現了相同的資料處理分析功能。Pig 可以載入資料、表達轉換資料以及儲存最終結果,因此,在企業實際應用中,Pig通常用於ETL(Extraction、Transformation、Loading)過程,即來自各個不同資料來源的資料被收集過來以後,採用Pig 進行統一加工處理,然後載入到資料倉儲Hive 中,由Hive 實現對海量資料的分析。需要特別指出的是,每種資料分析工具都有一定的侷限性,Pig 的設計和MapReduce 一樣,都是面向批處理的,因此,Pig 並不適合所有的資料處理任務,特別是當需要查詢大資料集中的一小部分資料時,Pig 仍然需要對整個或絕大部分資料集進行掃描,因此,實現效能不會很好。

Tez

Tez 是Apache 開源的支援DAG 作業的計算框架,通過DAG 作業的方式執行MapReduce 作業,提供了程式執行的整體處理邏輯,就可以去除工作流當中多餘的Map 階段,減少不必要的操作,提升資料處理的效能。Hortonworks把Tez 應用到資料倉儲Hive 的優化中,使得效能提升了約100 倍。如圖15-13 所示,可以讓Tez 框架執行在YARN 框架之上,然後讓MapReduce、Pig 和Hive 等計算框架執行在Tez框架之上,從而藉助於Tez 框架實現對MapReduce、Pig 和Hive 等的效能優化,更好地解決現有MapReduce 框架在迭代計算(如PageRank 計算)和互動式計算方面存在的問題。

Tez在解決Hive、Pig延遲大、效能低等問題的思路,是和那些支援實時互動式查詢分析的產品(如Impala、Dremel和Drill等)是不同的。Impala、Dremel和Drill的解決問題思路是拋棄MapReduce計算框架,不再將類似SQL語句的HiveQL或者Pig語句翻譯成MapReduce程式,而是採用與商用並行關聯式資料庫類似的分散式查詢引擎,可以直接從HDFS或者HBase中用SQL語句查詢資料,而不需要把SQL語句轉化成MapReduce任務來執行,從而大大降低了延遲,很好地滿足了實時查詢的要求。但是,Tez則不同,比如,針對Hive資料倉儲進行優化的“Tez+Hive”解決方案,仍採用MapReduce計算框架,但是對DAG的作業依賴關係進行了裁剪,並將多個小作業合併成一個大作業,這樣,不僅計算量減少了,而且寫HDFS次數也會大大減少。

Kafka

Kafka是由LinkedIn公司開發的一種高吞吐量的分散式釋出訂閱訊息系統,使用者通過Kafka系統可以釋出大量的訊息,同時也能實時訂閱消費訊息。

在大資料時代湧現的新的日誌收集處理系統(Flume、Scribe等)往往更擅長批量離線處理,而不能較好地支援實時線上處理。相對而言,Kafka可以同時滿足線上實時處理和批量離線處理。

Kafka設計的初衷是構建一個可以處理海量日誌、使用者行為和網站運營統計等的資料處理框架

最近幾年,Kafka在大資料生態系統中開始扮演越來越重要的作用,在Uber、Twitter、Netflix、LinkedIn、Yahoo、Cisco、Goldman Sachs等公司得到了大量的應用。目前,在很多公司的大資料平臺中,Kafka通常扮演資料交換樞紐的角色。

在公司的大資料生態系統中,可以把Kafka作為資料交換樞紐,不同型別的分散式系統(關聯式資料庫、NoSQL資料庫、流處理系統、批處理系統等),可以統一接入到Kafka,實現和Hadoop各個元件之間的不同型別資料的實時高效交換,較好地滿足各種企業應用需求。

Sqoop

Sqoop是一款開源的工具,主要用於在Hadoop(Hive)與傳統的資料庫(mysql、postgresql…)間進行資料的傳遞,可以將一個關係型資料庫(例如 : MySQL ,Oracle ,Postgres等)中的資料導進到Hadoop的HDFS中,也可以將HDFS的資料導進到關係型資料庫中。
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