对Giraph的一些理解

╰+攻爆jí腚メ 2022-06-11 03:49 427阅读 0赞

对Giraph的一些理解

这两天又重新看了一下Giraph源码，对整体[架构][Link 1]的理解又有了新的认识和理解，下面逐点来说。

**一、 Giraph本质的理解:**

大家都知道，Giraph对用户来讲可能是一个基于Pregel模型的图运算项目，但是对于[Hadoop][]来讲，其实它是一个普通的MapReduce任务。因此我们在运行时可以把他看成是一个mapreduce任务，只是这个任务有点特殊和复杂。

特殊在，它没有像普通mapreduce任务一样重写map和reduce函数，而只是写了run函数，所以一切逻辑都在run函数中呈现，map、reduce函数都是空函数，并且这个对于[hadoop][Hadoop]的job没有reduce任务，只有map任务。

复杂在，它不是简单的map任务，在run函数中实现了一切pregel逻辑，包括数据加载、图数据重分区、图数据的计算等。

**二、 Giraph到底利用了hadoop的什么？**

首先，用到mapreduce框架，是不是感觉有点蒙圈了？通过第一点的讲解，大家知道了Giraph的本质，但是换个角度想想，它其实只是用到了hadoop的分布式任务启动的功能，也就是说，hadoop给这个特殊的Job启动了N个maptask以后就再也没做什么。

那么问题来了，使用过Giraph的伙伴们都知道，在运行命令里我们可以指定work的数数目（\-w N），而且神奇的发现，hadoop确实启动了N+1（多出来的一个是master）个map（worker）任务，可能有人会说，我们在使用hadoop的可以指定map数量，嗯嗯，这个说法没错，难道这么简单就完了吗？仔细想想，用户指定的hadoop数目不一定能起到作用啊，hadoop在确定map任务数量时候是根据它在hdfs上的block数量来启动的，默认每个block启动一个map任务，所以当我们在giraph启动时人工指定的map数目不一定起作用。其实giraph用了一个很聪明的办法，重写InputFormat啊，在giraph中它为hadoop指定的InputFormat是一个“空”的\-----BspInputFormat，这个BspInputformat中一个重要的方法getsplits()其实获得的是含有一个空路径的splitlist，但是他的数量是N+1。所以hadoop在确定启动多少个maptask时待用这个方法得到了含有N+1个split的list，启动了N+1个maptask来作为Giraph的worker，但是split中文件路径为空，所以Hadoop没有加载任何数据。

其次，giraph确实用到了hadoop的hdfs，这个没什么说的。

**三、 Giraph同步和通信的理解**

可能你又会问，Giraph这个框架要实现Pregel必须满足同步机制和通信等功能，如何实现的呢？

首先来说说通信吧，在Giraph中，因为它本质上是map任务，但没有用到mapreduce框架的任何通信功能，它的所有通信都是用的Netty这个apache开源分布式通信工具完成的，也就是不同worker之间的消息(包括节点消息等)都是netty完成的。

其次是同步机制，学习hadoop生态圈的对zookeeper都不会陌生，zookeeper是一个类似于简单分布式文件系统的分布式协同管理工具(具体的内容自己看吧)。在Giraph中，每一个迭代步中worker都会在zookeeper上某个路径下（设为A）建立相应迭代步的znode，并且监听“本步迭代完成标志节点”是否已经创建，master的任务就是不停检查A路径下的znode节点数目是否等于worker数目，若等于则创建“本步迭代完成标志节点”，此时worker会监听到，进入下一个迭代步。

**四、 Giraph的这个工作流程的理解**

这个本来应该画一个流程图来说明更加直观的，由于一些原因先文字叙述一下，后期再补吧。

通过第二点可以知道，当GiraphJob提交以后，hadoop为Giraph启动了N+1个任务后(此时的任务叫做maptask，因为还没有确定哪个maptask是master哪个是worker)，那么Giraph接下来都做了哪些内容呢？

1．  GIraph要确定集群上有没有zookeeper服务(用户可以指定)，如果有，则进入第2步，如果没有此时要启动zookeeper服务。熟悉zookeeper的小伙伴应该知道，zookeeper中应该有一个主服务器和多个从服务器来为（client）集群服务，因此Giraph首先要启动zookeeper服务器，Giraph中默认启动一个zookeeper服务器。这个过程又是怎样的呢?

1.1 启动好的多个maptask首先在hdfs的指定路径下创建本task的标志(例如，路径B/host1 taskID) 。

1.2 每个task启动一个zookManage（类名可能不正确，详细见源码）对象，这个对象的主要任务就是从这些个maptask中选取一个作为zookeeper服务器，经验证这个始终都是task0，有兴趣的可以自己看下源码。

1.3 Task0将zookeeper服务器启动，并在hdfs上挂出服务器地址和端口，其他task读取地址和端口，所有task进入第2步。

2． Giraph启动了zookeeper服务以后，接下来要做的就是确定每个task的角色，也就是确定它具体是master还是worker，判断逻辑如下：

a) If not split master, everyone does the everything and/or runningZooKeeper.

b) If split master/worker, masters also run ZooKeeper

c) If split master/worker == true and giraph.zkList is set, the masterwill not instantiate a ZK instance, but will assume a quorum is already activeon the cluster for Giraph to use.

最终的结果就是，作为zookeeper服务器的task0兼任master，这个task不参与具体运算。其他的task为worker，参与具体运算。

3. 接下来，master和worker开始做不同的事情，并且开始进行同步了，这个过程利用了刚刚建好的zookeeper服务来完成。

master要做的事情就是加载用户输入文件的splits信息，这个信息是利用用户定义的InputFormat（注意区分BspInputFormat）来获取的，此时获取的splits才是真正的数据，master会将splits信息以znode节点的形式挂到zookeeper上，同时master根据splits信息创建分区，这里需要说明一下分区数和splits数目，splits数目一般是hdfs上的blocks（这个和hadoop相似）的数量，分区数目则不同，分区数目是通过系统的一个计算公式（partitionCount=PARTITION\_COUNT\_MULTIPLIER\* availableWorkerInfos.size() \* availableWorkerInfos.size()）来创建，这个数目要比workers数目大，得到这个数目后，会将分区安排到不同的work上，并将该partionToWorker这个信息也以znode的形式挂到zookeeper上。

其他的worker在master生成splits信息和partion信息之前一直处于同步等待阶段，当master将信息挂载到zookeeper后，worker从zookeeper上读取splits信息，并且开启线程进行数据加载，数据加载过程线面会详细讲解。加载完数据以后，各个worker开始将自己load进来的点计算它属于的分区号，并查到属于哪个计算节点，并将其发送到相应计算节点。

4. 最后，当数据都加载到各个worker上以后开始进行迭代计算。

**五、 Giraph中涉及到多线程的地方**

在Giraph中，主要涉及到多线程的有两个地方，一个是worker在将split中所指的数据加载到内存时使用了线程；另一个是worker在迭代中对顶点计算时候使用了多线程。

先说第一个，当master把splits信息放到zookeeper上以后，每个Worker创建N个InputsCallable线程读取数据。N=Min(NUM\_INPUT\_THREADS,maxInputSplitThread)，其中NUM\_INPUT\_THREADS默认值为1，maxInputSplitThread=InputSplitSize-1/maxWorkers+1。那么，默认每个worker就是创建一个线程来加载数据。在每个线程中，它们会不停的遍历splits列表上的信息，当遇到一个没有被加载的splits时，首先会在zookeeper上创建相应splits的正在加载标签，然后加载完以后会创建已加载标签。当加载完这个split之后继续进行上述过程，进行加载。

再说第二个，当worker把数据加载到内存并且已经将顶点发送到属于它的worker上以后，每个worker会得到若干个分区（原因在前面已经讲过）。此时开始进行迭代计算，也是pregel的核心内容。具体的，每个worker会开启N个线程来进行计算，此时worker会将本地的partionID存储到一个队列，partionID所对应的数据会放在一个叫做serviceWorker的对象中存储。每个线程中，它会不停地遍历属于本worker上的partion，对每一个partion上的顶点进行遍历运行用户定义的compute函数，直到所有partion完成。

需要说明的是，上述的“N”是可以自定义的，不过一般都是采用默认。

[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/architecture
[Hadoop]: http://lib.csdn.net/base/hadoop