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文档简介
MapReduce&CloudPengBoDec6,2010MapReduceImperativeProgrammingIncomputerscience,imperativeprogrammingisaprogrammingparadigmthatdescribescomputationintermsofstatementsthatchangeaprogramstate.DeclarativeProgrammingIncomputerscience,declarativeprogrammingisaprogrammingparadigmthatexpressesthelogicofacomputationwithoutdescribingitscontrolflowFunctionalLanguagemapflst:(’a->’b)->(’alist)->(’blist)把f作用在输入list的每个元素上,输出一个新的list.foldfx0lst:('a*'b->'b)->'b->('alist)->'b
把f作用在输入list的每个元素和一个累加器元素上,f返回下一个累加器的值FromFunctionalLanguageViewmapflst:(’a->’b)->(’alist)->(’blist)把f作用在输入list的每个元素上,输出一个新的list.foldfx0lst:('a*'b->'b)->'b->('alist)->'b
把f作用在输入list的每个元素和一个累加器元素上,f返回下一个累加器的值Functional运算不修改数据,总是产生新数据map和reduce具有内在的并行性Map可以完全并行Reduce在f运算满足结合律时,可以乱序并发执行Reducefoldl:(a[a]a)Examplefunfoo(l:intlist)=sum(l)+mul(l)+length(l)funsum(lst)=foldl(fn(x,a)=>x+a)0lstfunmul(lst)=foldl(fn(x,a)=>x*a)1lstfunlength(lst)=foldl(fn(x,a)=>1+a)0lstMapReduceis…“MapReduceisaprogrammingmodelandanassociatedimplementationforprocessingandgeneratinglargedatasets.”[1]J.DeanandS.Ghemawat,"MapReduce:SimplifiedDataProcessingonLargeClusters,"inOsdi,2004,pp.137-150.FromParallelComputingViewMapReduce是一种并行编程模型theessenceisasinglefunctionthatexecutesinparallelonindependentdatasets,withoutputsthatareeventuallycombinedtoformasingleorsmallnumberofresults.f是一个map算子
mapf(x:xs)=fx:mapfxsg是一个reduce算子
reducegy(x:xs)=reduceg(gyx)xshomomorphicskeletonsMapreduceFrameworkTypicalproblemsolvedbyMapReduce读入数据:
key/value
对的记录格式数据Map:从每个记录里extractsomethingmap(in_key,in_value)->list(out_key,intermediate_value)处理inputkey/valuepair输出中间结果key/valuepairsShuffle:混排交换数据把相同key的中间结果汇集到相同节点上Reduce:aggregate,summarize,filter,etc.reduce(out_key,list(intermediate_value))->list(out_value)归并某一个key的所有values,进行计算输出合并的计算结果(usuallyjustone)输出结果ShuffleImplementationPartitionandSortGroupPartitionfunction:hash(key)%reducernumberGroupfunction:sortbykeyWordFrequenciesinWebpages输入:onedocumentperrecord用户实现map
function,输入为key=documentURLvalue=documentcontentsmap输出(potentiallymany)key/valuepairs.对document中每一个出现的词,输出一个记录<word,“1”>Examplecontinued:MapReduce运行系统(库)把所有相同key的记录收集到一起(shuffle/sort)用户实现reduce
function对一个key对应的values计算求和sumReduce输出<key,sum>
InvertedIndexBuildInvertedIndexMap:<doc#,word>➝[<word,doc-num>]Reduce:<word,[doc1,doc3,...]>➝<word,“doc1,doc3,…”>BuildindexInput:webpagedataMapper:<url,documentcontent><term,docid,locid>Shuffle&Sort:SortbytermReducer:<term,docid,locid>*<term,<docid,locid>*>Result:Globalindexfile,canbesplitbydocidrangeQuizPageRankAlgorithmClusteringAlgorithmRecommendationAlgorithm串行算法表述算法的核心公式、步骤描述和说明输入数据表示、核心数据结构MapReduce下的实现:map,reduce如何写各自的输入和输出是什么StoriesoftheCloud…APictureisWorth…TheInformationFactoriesGoogleplexserversnumber450,000,accordingtothelowestestimate200petabytesofharddiskstoragefourpetabytesofRAMTohandlethecurrentloadof100millionqueriesaday,input-outputbandwidthmustbeintheneighborhoodof3petabitspersecondTheSupercomputerthatConnectsEverythingandEveryoneLARRYPAGE:And,actually,theultimatesearchengine,whichwouldunderstand,youknow,exactlywhatyouwantedwhenyoutypedinaquery,anditwouldgiveyoutheexactrightthingback,incomputersciencewecallthatartificialintelligence.Thatmeansitwouldbesmart,andwe'realongwaysfromhavingsmartcomputers.
ThePrototype(1995)EarlyGoogleSystemSpring2000DesignLate2000DesignSpring2001DesignEmptyGoogleClusterThreeDaysLater…AgeofDataCentersHigh-endMainFmodityPCCluster性价比高,scaleoutBut可靠性差Scalein可靠性高HighCapabilitySystemSC58325832Gigaflops7776GigabytesECCmemory9726-core64-bitnodes29162GByte/sfabriclinksabout1microsecondMPIlatency1088-lanePCI-Express18KW1CabinetMillicomputers2007Millicomputers2008Guessesfor2010??PackagingComparisonsin1UCloudComputing“Thedesktopisdead.WelcometotheInternet
cloud,wheremassivefacilitiesacrosstheglobewillstoreallthedatayou'lleveruse.”WhatisCloudComputing?Firstwritedownyourownopinionabout“cloudcomputing”,whateveryouthoughtaboutinyourmind.Question:What?Who?Why?How?Prosandcons?Themostimportantquestionis:Whatistherelationwithme?CloudComputingis…NosoftwareaccesseverywherebyInternetpower--Large-scaledataprocessingAppealforstartupsCostefficiency实在是太方便了SoftwareasplatformConsSecurityDatalock-inSaaSPaaSUtilityComputingSoftwareasaService(SaaS)amodelofsoftwaredeploymentwherebyaproviderlicensesanapplicationtocustomersforuseasaserviceondemand.PlatformasaService(PaaS)对于开发WebApplication和Services,PaaS提供了一整套基于Internet的,从开发,测试,部署,运营到维护的全方位的集成环境。特别它从一开始就具备了Multi-tenantarchitecture,用户不需要考虑多用户并发的问题,而由platform来解决,包括并发管理,扩展性,失效恢复,安全。
UtilityComputing“pay-as-you-go”好比让用户把电源插头插在墙上,你得到的电压和Microsoft得到的一样,只是你用得少,payless;utilitycomputing的目标就是让计算资源也具有这样的服务能力,用户可以使用500强公司所拥有的计算资源,只是uselesspayless。这是cloudcomputing的一个重要方面
CloudComputingis…KeyCharacteristicsillusionofinfinitecomputingresourcesavailableondemand;eliminationofanup-frontcommitmentbyCloudusers;创业启动花费abilitytopayforuseofcomputingresourcesonashort-termbasisasneeded。小时间片的billing,报告指出utilitycomputing在这一点上的实践是失败的verylargedatacenterslarge-scalesoftwareinfrastructureoperationalexpertiseWhynow?verylarge-scaledatacenter的实践,因为新的技术趋势和Business模式pay-as-you-gocomputing
KeyPlayersAmazonWebServicesGoogleAppEngineMicrosoftWindowsAzureKeyApplicationsMobileInteractiveapplications,TimO’Reilly相信未来是属于能够实时对用户提供信息的服务。Mobile必定是关键。而后台在datacenter中运行是很自然的模式,特别是那些mashup融合类型的服务。Parallelbatchprocessing。大规模数据处理使用CloudComputing技术很自然,MapReduce,Hadoop在这里起到重要作用。这里,数据移入/移出cloud是很大的开销,Amazon开始尝试hostlargepublicdatasetsforfree。Theriseofanalytics。数据库应用中transactionbased应用还在增长,而analytics的应用增长迅速。数据挖掘,用户行为分析等应用的巨大推动。Extensionofcompute-intensivedesktopapplication。计算密集型的任务,说matlab,mathematica都有了cloudcomputing的扩展,woo~CloudComputing=SilverBullet?Google文档在3月7日发生了大批用户文件外泄事件。美国隐私保护组织就此提请政府对Google采取措施,使其加强云计算产品的安全性。ProblemofDataLock-inChallengesSomeotherVoicesIt’sstupidity.It’sworsethanstupidity:it’samarketinghypecampaign.Somebodyissayingthisisinevitable—andwheneveryouhearsomebodysayingthat,it’sverylikelytobeasetofbusinessescampaigningtomakeittrue.RichardStallman,quotedinTheGuardian,September29,2008TheinterestingthingaboutCloudComputingisthatwe’veredefinedCloudComputingtoincludeeverythingthatwealreadydo....Idon’tunderstandwhatwewoulddodifferentlyinthelightofCloudComputingotherthanchangethewordingofsomeofourads.LarryEllison,quotedintheWallStreetJournal,September26,2008What’smatterwithME?!Whatyouwanttodowith1000pcs,oreven100,000pcs?Cloudiscoming…CloudComputingInitiativeGoogleandIBMteamoncloudcomputinginitiativeforuniversities(2007-1008)provideseveralhundredcomputersaccessthroughtheInternettotestparallelprogrammingprojectsTheideafortheprogramfromGoogleseniorsoftwareengineerChristopheBiscigliaGoogleCodeUniversityM45:OpenAcademicClustersCollaborationwithMajorResearchUniversitiesFosteropenresearchFocusonlarge-scale,highlyparallelcomputingSeedFacility:DatacenterinaBox(DiB)500nodes,4000cores,3TBRAM,1.5PBdiskHighbandwidthconnectiontoInternetLocatedonYahoo!corporatecampusRunsYahoo!/ApacheGridStackCarnegieMellonUniversityisInitialPartnerPublicAnnouncement11/12/07SummaryMapReduceDistributedProgrammingModelIt’sfun!InfrastructureCloudcomputingImagination!Readings[1]J.D.a.S.Ghemawat,"MapReduce:SimplifiedDataProcessingonLargeClusters,"inOsdi,2004,pp.137-150.Resources[Ghemawat,2004] J.D.a.S.Ghemawat,"MapReduce:SimplifiedDataProcessingonLargeClusters,"inOsdi,2004,pp.137-150.[Gruber,2006] F.C.a.J.D.a.S.G.a.W.C.H.a.D.A.W.a.M.B.a.T.C.a.A.F.a.R.Gruber,
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