云計(jì)算環(huán)境下大規(guī)模數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究論文
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)信息和數(shù)據(jù)量正在高速增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的并行計(jì)算、分布計(jì)算等方式由于各種限制，往往都難以滿(mǎn)足實(shí)際的計(jì)算要求。基于此，采用基于云計(jì)算環(huán)境下的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理技術(shù)，能夠有效的打破這些限制，從而實(shí)現(xiàn)更加高效、快速的數(shù)據(jù)計(jì)算。
1云計(jì)算環(huán)境下大數(shù)據(jù)處理模式
1.1大規(guī)模廉價(jià)計(jì)算平臺(tái)
利用虛擬化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模廉價(jià)計(jì)算平臺(tái)，將存儲(chǔ)、應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算等資源作為虛擬化實(shí)體。對(duì)閑散的計(jì)算資源進(jìn)行抽象，使之形成相互之間完全獨(dú)立的虛擬服務(wù)器實(shí)例，從而獨(dú)立的完成數(shù)據(jù)處理和計(jì)算。通過(guò)這種方式，就能夠?qū)崿F(xiàn)底層硬件的虛擬化。構(gòu)建可擴(kuò)展計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源池，并在其中實(shí)現(xiàn)集成管理虛擬計(jì)算流程和計(jì)算節(jié)點(diǎn)。這樣，大規(guī)模數(shù)據(jù)子處理任務(wù)就能夠完成實(shí)時(shí)遷移、資源轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)監(jiān)控和任務(wù)部署。
建設(shè)大規(guī)模計(jì)算平臺(tái)的過(guò)程，也是云計(jì)算環(huán)境下大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的一個(gè)重要步驟。具體來(lái)說(shuō)，首先要對(duì)數(shù)據(jù)處理需要的資源進(jìn)行參數(shù)化的配置，根據(jù)相應(yīng)的要求進(jìn)行定制。通過(guò)這一過(guò)程，用戶(hù)能夠獲取自己需要的資源。在不同的操作模式下為用戶(hù)提供參數(shù)服務(wù)。在設(shè)置參數(shù)完成定制之后，以此為基礎(chǔ)，在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，部署存儲(chǔ)和計(jì)算資源，設(shè)定計(jì)算流程和數(shù)據(jù)處理方案。將相關(guān)參數(shù)設(shè)置信息在存儲(chǔ)和計(jì)算資源的配置文件當(dāng)中進(jìn)行寫(xiě)入之后，以此對(duì)計(jì)算流程進(jìn)行分配，從而在計(jì)算節(jié)點(diǎn)中啟動(dòng)相關(guān)的資源，并且管理和部署計(jì)算節(jié)點(diǎn)的定制處理服務(wù)。
部署工具通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到目標(biāo)計(jì)算節(jié)點(diǎn)和計(jì)算流程，然后執(zhí)行大規(guī)模數(shù)據(jù)處理方案。然后根據(jù)相應(yīng)的方案，通過(guò)代碼對(duì)存儲(chǔ)和計(jì)算資源進(jìn)行分配和執(zhí)行。將部署在計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)行啟動(dòng)，利用網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)處理命令，從而完成調(diào)度和部署計(jì)算流程的工作。
1.2Map Reduce技術(shù)的支持
采用Map Reduce分布式和并行式編程模型，從而在模型內(nèi)部對(duì)任務(wù)容錯(cuò)處理、計(jì)算節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡、空間局部性?xún)?yōu)化、并行任務(wù)調(diào)度等方加以實(shí)現(xiàn)。在Map Reduce的`開(kāi)發(fā)過(guò)程中，只需對(duì)Map、Reduce兩個(gè)接口進(jìn)行定義，通過(guò)計(jì)算機(jī)集群，對(duì)用戶(hù)編寫(xiě)程序進(jìn)行運(yùn)行，拆分大規(guī)模數(shù)據(jù)集合，使之形成若干數(shù)據(jù)片段，從而得到一系列鍵值對(duì)[4]。然后向一個(gè)Map任務(wù)中分配一個(gè)數(shù)據(jù)片段，在Map Reduce框架下，向大規(guī)模計(jì)算集群中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行子任務(wù)的分配。最后，結(jié)合得到的鍵值對(duì)進(jìn)行計(jì)算，生成鍵值對(duì)集合，向Reduce當(dāng)中進(jìn)行輸出。
Reduce當(dāng)中每一個(gè)Reduce任務(wù)，都會(huì)向二元組集合當(dāng)中進(jìn)行分配，輸入集合片段，運(yùn)行Reduce函數(shù)，輸出二元組鍵值對(duì)。如果數(shù)據(jù)處理任務(wù)失敗，也能夠自動(dòng)重新進(jìn)行計(jì)算。在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理當(dāng)中，是高度并行操作Map的，這一步驟對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)的高效處理來(lái)說(shuō)，具有不可忽視的意義。基于云計(jì)算環(huán)境下，對(duì)規(guī)模數(shù)據(jù)信息大都能夠達(dá)到TB級(jí)別或GB級(jí)別。在長(zhǎng)時(shí)間處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的時(shí)候，如果發(fā)生數(shù)據(jù)處理任務(wù)失敗的情況，能夠防止發(fā)生計(jì)算任務(wù)重新執(zhí)行的情況。由于數(shù)據(jù)塊是被復(fù)制的，因此在容錯(cuò)性方面，還會(huì)關(guān)系到負(fù)載均衡的情況。
2云計(jì)算環(huán)境下大數(shù)據(jù)處理的框架模型
在大規(guī)模數(shù)據(jù)資源和計(jì)算資源當(dāng)中，對(duì)云計(jì)算技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行引入，建立大規(guī)模數(shù)據(jù)處理框架模型。主要包含了兩級(jí)結(jié)構(gòu)，其一是虛擬資源體系、大規(guī)模廉價(jià)計(jì)算機(jī)集群，其二是大規(guī)模數(shù)據(jù)處理分析的處理監(jiān)測(cè)管理體系、數(shù)據(jù)處理服務(wù)請(qǐng)求、以及相應(yīng)的基礎(chǔ)架構(gòu)。利用限制的計(jì)算機(jī)資源，對(duì)虛擬資源層和物理設(shè)備進(jìn)行構(gòu)建，從而形成最底層的物理資源，形成同構(gòu)的數(shù)據(jù)處理資源池或接近于同構(gòu)的數(shù)據(jù)處理資源池。在第二級(jí)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，最為重要的就是軟件體系，能夠?yàn)榇笠?guī)模數(shù)據(jù)處理提供服務(wù)。采用Hadoop核心技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)處理接口進(jìn)行編寫(xiě)。通過(guò)這種方式，在不同的學(xué)科和領(lǐng)域當(dāng)中，能夠提供相應(yīng)的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理服務(wù)，從而使用戶(hù)能夠享有良好的計(jì)算平臺(tái)軟件支持。
在這一框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)當(dāng)中，對(duì)Hadoop分布式開(kāi)源計(jì)算機(jī)框架進(jìn)行了應(yīng)用，對(duì)其中的HDFS分布式文件系統(tǒng)，以及Map Reduce進(jìn)行應(yīng)用，從而對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)進(jìn)行處理和協(xié)調(diào)。在計(jì)算節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，對(duì)放置在Map Reduce任務(wù)進(jìn)行映射，對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，使之形成若干子塊，并對(duì)數(shù)據(jù)塊的數(shù)量、規(guī)格等參數(shù)加以掌握。通過(guò)HDFS功能，可以在每一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，對(duì)數(shù)據(jù)塊副塊進(jìn)行智能的放置，同時(shí)針對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)具體的角色進(jìn)行設(shè)計(jì)。在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的過(guò)程當(dāng)中，需要利用Reduce函數(shù)、Map函數(shù)、以及相關(guān)的程序進(jìn)行分布化處理。在Hadoop當(dāng)中，為了對(duì)Map Reduce進(jìn)行運(yùn)行，提供了一個(gè)API進(jìn)行支持。
3結(jié)論
在當(dāng)前信息化的時(shí)代背景當(dāng)中，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，使得各個(gè)領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)量和信息量與日倶增。而對(duì)于這些海量的大規(guī)模數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式，往往難以取得十分理想的處理效果。基于此，可在云計(jì)算環(huán)境下，開(kāi)發(fā)和利用相應(yīng)的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以此來(lái)支持社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理需要，從而數(shù)字化的時(shí)代當(dāng)中，始終保持較高的工作效率和良好的工作效果。
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