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一.大数据概论

1.1 大数据概念

大数据(big data):指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理 和处理的数据集合,是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程 优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。

主要解决,海量数据的存储和海量数据的分析计算问题。

按顺序给出数据存储单位:bit、Byte、 KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、 BB、NB、DB。 1Byte = 8bit 1K = 1024Byte 1MB = 1024K 1G = 1024M 1T = 1024G 1P = 1024T

1.2 大数据的特点

1、Volume(大量): 截至目前,人类生产的所有印刷材料的数据量是200PB,而历史上全人类总共 说过的话的数据量大约是5EB。当前,典型个人计算机硬盘的容量为TB量级,而 一些大企业的数据量已经接近EB量级。 二、大数据特点

2、Velocity(高速): 这是大数据区分于传统数据挖掘的最显著特征。根据IDC的“数字宇宙”的报 告,预计到2020年,全球数据使用量将达到35.2ZB。在如此海量的数据面前,处理 数据的效率就是企业的生命。 天猫双十一:2017年3分01秒,天猫交易额超过100亿

3、Variety(多样): 这种类型的多样性也让数据被分为结构化数据和非结构化数据。相对于以往便 于存储的以数据库/文本为主的结构化数据,非结构化数据越来越多,包括网络日志、 音频、视频、图片、地理位置信息等,这些多类型的数据对数据的处理能力提出了 更高要求。

4、Value(低价值密度): 价值密度的高低与数据总量的大小成反比。比 如,在一天监控视频中,我们只关心宋宋老师晚上 在床上健身那一分钟,如何快速对有价值数据“提 纯”成为目前大数据背景下待解决的难题。

1.3 大数据能干啥?

1、O2O:百度大数据+平台通过先进的线上线下打通技术和客流分析能力,助 力商家精细化运营,提升销量。

2、零售:探索用户价值,提供个性化服务解决方案;贯穿网络与实体零售, 携手创造极致体验。经典案例,子尿布+啤酒。

3、旅游:深度结合大数据能力与旅游行业需求,共建旅游产业智慧管理、智 慧服务和智慧营销的未来。

4、商品广告推荐:给用户推荐访问过的商品广告类型

5、保险:海量数据挖掘及风险预测,助力保险 行业精准营销,提升精细化定价能力。

6、金融:多维度体现用户特征,帮助金融机构 推荐优质客户,防范欺诈风险。

7、房产:大数据全面助力房地产行业,打造精准 投策与营销,选出更合适的地,建造更合适的楼, 卖给更合适的人。

8、人工智能:

1.4 企业数据部的一般组织结构

二. 从 Hadoop 框架讨论大数据生态

2.1 Hadoop 是什么

1)Hadoop 是一个由 Apache 基金会所开发的分布式系统基础架构

2)主要解决,海量数据的存储和海量数据的分析计算问题。

3)广义上来说,HADOOP 通常是指一个更广泛的概念——HADOOP 生态圈

2.2 Hadoop 发展历史

1)Lucene--Doug Cutting 开创的开源软件,用 java 书写代码,实现与 Google 类似的全文搜 索功能,它提供了全文检索引擎的架构,包括完整的查询引擎和索引引擎

2)2001 年年底成为 apache 基金会的一个子项目

3)对于大数量的场景,Lucene 面对与 Google 同样的困难

4)学习和模仿 Google 解决这些问题的办法 :微型版 Nutch

5)可以说 Google 是 hadoop 的思想之源(Google 在大数据方面的三篇论文)

GFS --->HDFS

​ Map-Reduce --->MR

​ BigTable --->Hbase

6)2003-2004 年,Google 公开了部分 GFS 和 Mapreduce 思想的细节,以此为基础 Doug Cutting 等人用了 2 年业余时间实现了 DFS 和 Mapreduce 机制,使 Nutch 性能飙升

7)2005 年 Hadoop 作为 Lucene 的子项目 Nutch的一部分正式引入 Apache 基金会。2006 年 3 月份,Map-Reduce 和 Nutch Distributed File System (NDFS) 分别被纳入称为 Hadoop 的项 目中

8)名字来源于 Doug Cutting 儿子的玩具大象

9)Hadoop 就此诞生并迅速发展,标志着云计算时代来临

2.3 Hadoop 三大发行版本

Hadoop 三大发行版本: Apache、Cloudera、Hortonworks。

Apache 版本最原始(最基础)的版本,对于入门学习最好。

Cloudera 在大型互联网企业中用的较多。

Hortonworks 文档较好。

2.4 Hadoop 的优势

1)高可靠性:因为 Hadoop 假设计算元素和存储会出现故障,因为它维护多个工作数据副本,在出现故障时可以对失败的节点重新分布处理。

2)高扩展性:在集群间分配任务数据,可方便的扩展数以千计的节点。

3)高效性:在 MapReduce 的思想下,Hadoop 是并行工作的,以加快任务处理速度。

4)高容错性:自动保存多份副本数据,并且能够自动将失败的任务重新分配。

2.5 Hadoop 组成

1)Hadoop HDFS:一个高可靠、高吞吐量的分布式文件系统。

2)Hadoop MapReduce:一个分布式的离线并行计算框架。

3)Hadoop YARN:作业调度与集群资源管理的框架。

4)Hadoop Common:支持其他模块的工具模块(Configuration、RPC、序列化机制、日志 操作)。

2.5.1 HDFS 架构概述

1)NameNode(nn):存储文件的元数据,如文件名,文件目录结构,文件属性(生成时间、副本数、 文件权限),以及每个文件的块列表和块所在的DataNode等。

2)DataNode(dn):在本地文件系统存储文件块数据,以及块数据的校验和。

3)Secondary NameNode(2nn):用来监控HDFS状态的辅助后台程序,每隔一段时间获取HDFS元数据的快照。

2.5.2 YARN 架构概述

1)ResourceManager(rm):处理客户端请求、启动/监控 ApplicationMaster、监控 NodeManager、 资源分配与调度;

2)NodeManager(nm):单个节点上的资源管理、处理来自 ResourceManager 的命令、处理来 自 ApplicationMaster 的命令;

3)ApplicationMaster:数据切分、为应用程序申请资源,并分配给内部任务、任务监控与容错。

4)Container:对任务运行环境的抽象,封装了 CPU、内存等多维资源以及环境变量、启动 命令等任务运行相关的信息。

2.5.3 MapReduce 架构概述

MapReduce 将计算过程分为两个阶段:Map 和 Reduce

1)Map 阶段并行处理输入数据

2)Reduce 阶段对 Map 结果进行汇总

上图简单的阐明了 map 和 reduce 的两个过程或者作用,虽然不够严谨,但是足以提供 一个大概的认知,map 过程是一个蔬菜到制成食物前的准备工作,reduce 将准备好的材料合 并进而制作出食物的过程。

2.6 大数据技术生态体系

图中涉及的技术名词解释如下:

1)Sqoop:sqoop 是一款开源的工具,主要用于在 Hadoop(Hive)与传统的数据库(mysql)间进 行数据的传递,可以将一个关系型数据库(例如 : MySQL ,Oracle 等)中的数据导进到 Hadoop 的 HDFS 中,也可以将 HDFS 的数据导进到关系型数据库中。

2)Flume:Flume 是 Cloudera 提供的一个高可用的,高可靠的,分布式的海量日志采集、聚合和传输的系统,Flume 支持在日志系统中定制各类数据发送方,用于收集数据;同时,Flume 提供对数据进行简单处理,并写到各种数据接受方(可定制)的能力。

3)Kafka:Kafka 是一种高吞吐量的分布式发布订阅消息系统,有如下特性:

  • 通过 O(1)的磁盘数据结构提供消息的持久化,这种结构对于即使数以 TB 的消息 存储也能够保持长时间的稳定性能。

  • 高吞吐量:即使是非常普通的硬件 Kafka 也可以支持每秒数百万的消息

  • 支持通过 Kafka 服务器和消费机集群来分区消息。

  • 支持 Hadoop 并行数据加载。

4)Storm:Storm 为分布式实时计算提供了一组通用原语,可被用于“流处理”之中,实时 处理消息并更新数据库。这是管理队列及工作者集群的另一种方式。 Storm 也可被用于“连 续计算”(continuous computation),对数据流做连续查询,在计算时就将结果以流的形式 输出给用户。

5)Spark:Spark 是当前最流行的开源大数据内存计算框架。可以基于 Hadoop 上存储的大 数据进行计算。

6)Oozie:Oozie 是一个管理 Hdoop 作业(job)的工作流程调度管理系统。Oozie 协调作业 就是通过时间(频率)和有效数据触发当前的 Oozie 工作流程。

7)Hbase:HBase 是一个分布式的、面向列的开源数据库。HBase 不同于一般的关系数据库, 它是一个适合于非结构化数据存储的数据库。

8)Hive:hive 是基于 Hadoop 的一个数据仓库工具,可以将结构化的数据文件映射为一张 数据库表,并提供简单的 sql 查询功能,可以将 sql 语句转换为 MapReduce 任务进行运行。 其优点是学习成本低,可以通过类 SQL 语句快速实现简单的 MapReduce 统计,不必开发专 门的 MapReduce 应用,十分适合数据仓库的统计分析。 9)R 语言:R 是用于统计分析、绘图的语言和操作环境。R 是属于 GNU 系统的一个自由、 免费、源代码开放的软件,它是一个用于统计计算和统计制图的优秀工具。

10)Mahout: Apache Mahout 是个可扩展的机器学习和数据挖掘库,当前 Mahout 支持主要的 4 个用 例: 推荐挖掘:搜集用户动作并以此给用户推荐可能喜欢的事物。 聚集:收集文件并进行相关文件分组。 分类:从现有的分类文档中学习,寻找文档中的相似特征,并为无标签的文档进行正确 的归类。 频繁项集挖掘:将一组项分组,并识别哪些个别项会经常一起出现。

11)ZooKeeper:Zookeeper 是 Google 的 Chubby 一个开源的实现。它是一个针对大型分布 式系统的可靠协调系统,提供的功能包括:配置维护、名字服务、 分布式同步、组服务等。 ZooKeeper 的目标就是封装好复杂易出错的关键服务,将简单易用的接口和性能高效、功能 稳定的系统提供给用户。

2.7 推荐系统框架图