Google MapReduce到底解决什么问题？

Posted 2021-01-26 rinack

很多时候，定义清楚问题比解决问题更难。

什么是MapReduce？

它不是一个产品，而是一种解决问题的思路，它有多个工程实现，Google在论文中也给出了它自己的工程架构实现。

MapReduce这个编程模型解决什么问题？

能够用分治法解决的问题，例如：

• 网页抓取

• 日志处理

• 索引倒排

• 查询请求汇总

• …

画外音：能够发现，现实中有许多基于分治的应用需求。

为什么是Google，发明了这个模型？

Google网页抓取，分析，倒排的多个应用场景，当时的技术体系，解决不了Google大数据量高并发量的需求，Google被迫进行技术创新，思考出了这个模型。

画外音：谁痛谁想办法。

为什么MapReduce对“能够用分治法解决的问题”特别有效？

分治法，是将一个大规模的问题，分解成多个小规模的问题(分)，多个小规模问题解决，再统筹小问题的解(合)，就能够解决大规模的问题。

分治法详见《分治法与减治法》

Google MapReduce为什么能够成功？

Google为了方便用户使用系统，提供给了用户很少的接口，去解决复杂的问题。
(1) Map函数接口：处理一个基于key/value(后简称kv)的成对(pair)数据集合，同时也输出基于kv的数据集合；
(2) Reduce函数接口：用来合并Map输出的kv数据集合；

画外音：MapReduce系统架构，能在大规模普通PC集群上实现并行处理，和GFS等典型的互联网架构类似。

用户仅仅关注少量接口，不用关心并行、容错、数据分布、负载均衡等细节，又能够解决很多实际的问题，还有这等好事！

能不能举一个例子，说明下MapReduce的Map函数与Reduce函数是如何解决实际问题的？

举例：假设要统计大量文档中单词出现的个数。

Map

输入KV：pair(文档名称，文档内容)

输出KV：pair(单词，1)

画外音：一个单词出现一次，就输出一个1。

Reduce

输入KV：pair(单词，1)

输入KV：pair(单词，总计数)

以下是一段伪代码，
Map(list<pair($doc_name, $doc_content)>){

    foreach(pair in list)

        foreach($word in $doc_content)

            echo pair($word, 1); // 输出list<k,v>

}

画外音：如果有多个Map进程，输入可以是一个pair，不是一个list。

Reduce(list<pair($word, $count)>){// 大量(单词,1)

    map<string,int> result;

    foreach(pair in list)

        result[$word] += $count;

    foreach($keyin result)

        echo pair($key, result[$key]); // 输出list<k,v>

}

画外音：即使有多个Reduce进程，输入也是list<pair>，因为它的输入是Map的输出。

最早在单机的体系下计算，输入数据量巨大的时候，处理很慢。如何能够在短时间内完成处理，很容易想到的思路是，将这些计算分布在成百上千的主机上，但此时，会遇到各种复杂的问题，例如：

• 并行计算

• 数据分发

• 错误处理

• 集群通讯

• …

这些综合到一起，就成为了一个困难的问题，这也是Google MapReduce工程架构要解决的问题

内容来源： 58沈剑 架构师之路