一种基于Hadoop云计算平台的MapReduce作业流式调度方法及调度系统

技术领域

本发明涉及云计算领域，特别涉及一种基于Hadoop云计算平台MapReduce作业流式调度方法及调度系统。 

背景技术

为了更为清楚的理解本发明，首先对几个名词进行以下解释： 

Hadoop云平台：一个分布式系统基础架构，由Apache基金会开发。用户可以在不了解分布式底层细节的情况下，开发分布式程序。充分利用集群的威力高速运算和存储。Hadoop实现了一个分布式文件系统（Hadoop Distributed File System），简称HDFS。HDFS有着高容错性的特点，并且设计用来部署在低廉的（low-cost）硬件上。而且它提供高传输率（high throughput）来访问应用程序的数据，适合那些有着超大数据集（large data set）的应用程序。 

MapReduce计算框架：基于HDFS的并行处理大数据集的软件框架，与HDFS构成Hadoop的两大核心组件。可以通过Hadoop提供的原生脚本提交Jar包（可运行的Java软件包），MapReduce计算框架会在整个Hadoop集群中运行此Jar包，简称运行MR Job，同时返回一个MR Job ID，根据此ID可以查询对应的MR Job状态、停止此MR Job。 

协调系统——ZooKeeper：是Hadoop的正式子项目，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。 

当前对于MapReduce作业的调度主要是利用Linux操作系统的Crontab定时命令以及Hadoop原生脚本来进行作业调度。此方法虽然简单，但是最小粒度是分钟，同时不能为不同的作业指定不同的启动条件和需要多个MR Job才能完成的作业的智能、高效调度，扩展性非常差，同时不能有效的对Job进行应用级 别的监控，即作业失败后无法智能处理失败任务，可靠性不足。 

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种基于Hadoop云计算平台的MapReduce作业流式调度方法及调度系统，从而解决用户无法定制作业启动时机和需要多个MR Job的复杂应用无法智能高效调度问题。 

根据本发明的一个方面，提供了一种基于Hadoop云计算平台的MapReduce作业流式调度方法，其特征在于包括以下步骤： 

S1，在ZooKeeper上创建三棵“树”——准备树(prepare树)、工作树(working树)、失败树(failed树)；在每棵树下为每个粒度创建一个节点，在working树和failed树的粒度节点下创建步骤节点； 

S2：向外提供接口，让用户自定义Job的启动条件，主程序根据对应的实现去监控HDFS上的数据，当满足用户定义的条件时，在prepare树下建立一个作业元数据信息节点，指定MR Job需要的HDFS数据路径； 

S3：主程序子线程监控prepare树下的节点，当发现有节点时，根据节点中的路径信息构造MR Job启动脚本，启动MR Job，记录启动时间、MR Job的ID和启动脚本信息到作业元数据信息节点，并将prepare树下的节点移动到working树对应的目录下； 

S4：主程序每隔一段时间，遍历working树下的所有节点，根据MR Job ID获取MR Job的状态，如果失败，则失败次数加1，然后判断失败次数是否超过给定阈值，如果超过阈值，将此节点移动到failed树下，否则根据启动脚本重启此MR Job；如果成功，则根据作业性质的不同进行不同的处理；最后根据系统时间和MR Job的启动时间，判断MR Job是否超时，如果超时，则重启此MR Job，失败次数加1。 

优选的，上述步骤S4中所述根据作业性质的不同进行不同的处理，包括以下步骤： 

1）根据应用的复杂度不同，将作业分为单步MR Job作业和多步MR Job作业，同时在主程序内部为多步MR Job实例一个容器对象，其中包含着每一步对应的MR Job的启动脚本； 

2）如果一个单步MR Job作业成功执行，则记录日志并删除作业信息节点；否则，当其中一个步骤完成后，MR Job容器对象中的计数器加1，然后根据计数器启动下一个MR Job，当所有步骤完成后，计数器归0，删除成功的作业信息节点。 

根据本发明的另一方面，提供了一种基于Hadoop云计算平台的MapReduce作业流式调度系统，其特征在于包括： 

树创建模块，用于在ZooKeeper上创建三棵“树”——准备树(prepare树)、工作树(working树)、失败树(failed树)；在每棵树下为每个粒度创建一个节点，在working树和failed树的粒度节点下创建步骤节点； 

Prepare树构造模块，用于向外提供接口，让用户自定义Job的启动条件，主程序根据对应的实现去监控HDFS上的数据，当满足用户定义的条件时，在prepare树下建立一个作业元数据信息节点，指定MR Job需要的HDFS数据路径； 

Working树转移模块，用于主程序子线程监控prepare树下的节点，当发现有节点时，根据节点中的路径信息构造MR Job启动脚本，启动MR Job，记录启动时间、MR Job的ID和启动脚本信息到作业元数据信息节点，并将prepare树下的节点移动到working树对应的目录下； 

Working树执行模块，用于主程序每隔一段时间，遍历working树下的所有节点，根据MR Job ID获取MR Job的状态，如果失败，则失败次数加1，然后判断失败次数是否超过给定阈值，如果超过阈值，将此节点移动到failed树下，否则根据启动脚本重启此MR Job；如果成功，则根据作业性质的不同进行不同的处理；最后根据系统时间和MR Job的启动时间，判断MR Job是否超时，如果超时，则重启此MR Job，失败次数加1。 

优选的，上述Working树执行模块中所述根据作业性质的不同进行不同的处理，通过以下模块实现： 

MR Job分类模块，用于根据应用的复杂度不同，将作业分为单步MR Job作业和多步MR Job作业，同时在主程序内部为多步MR Job实例一个容器对象，其中包含着每一步对应的MR Job的启动脚本； 

MR Job调度模块，用于如果一个单步MR Job作业成功执行，则记录日志并删除作业信息节点；否则，当其中一个步骤完成后，MR Job容器对象中的计 数器加1，然后根据计数器启动下一个MR Job，当所有步骤完成后，计数器归0，删除成功的作业信息节点。 

通过本发明，可以给每个粒度的作业指定单独的策略，控制不同粒度的作业按照不同的策略保证其安全性；通过“流”的思想控制作业分步、快速的完成。 

附图说明

图1例示了本发明实施例在ZooKeeper上创建三棵“树”的具体结构； 

图2例示了本发明实施例一种基于Hadoop云计算平台的MapReduce作业流式调度系统的结构图。 

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 

本发明中，作业信息对象包含Hadoop MR Job使用的数据、Job的启动脚本、Job的ID、Job的启动时间、Job的步骤数、Job的失败次数等。 

根据本发明的一个实施例，基于Hadoop云计算平台的MapReduce作业流式调度方法包括以下步骤： 

S1，在ZooKeeper上创建三棵“树”——准备树(prepare树)、工作树(working树)、失败树(failed树)；在每棵树下为每个粒度创建一个节点，在working树和failed树的粒度节点下创建步骤节点； 

图1例示了在ZooKeeper上创建三棵“树”的具体结构。 

S2：向外提供接口，让用户自定义Job的启动条件，主程序根据对应的实现去监控HDFS上的数据，当满足用户定义的条件时，在prepare树下建立一个作业元数据信息节点，指定MR Job需要的HDFS数据路径； 

通过步骤S2，实现了根据定制作业启动时机的功能。 

S3：主程序子线程监控prepare树下的节点，当发现有节点时，根据节点中的路径信息构造MR Job启动脚本，启动MR Job，记录启动时间、MR Job的ID和启动脚本信息到作业元数据信息节点，并将prepare树下的节点移动到working树对应的目录下； 

S4：主程序每隔一段时间，遍历working树下的所有节点，根据MR Job ID获取MR Job的状态，如果失败，则失败次数加1，然后判断失败次数是否超过 给定阈值，如果超过阈值，将此节点移动到failed树下，否则根据启动脚本重启此MR Job；如果成功，则根据作业性质的不同进行不同的处理；最后根据系统时间和MR Job的启动时间，判断MR Job是否超时，如果超时，则重启此MR Job，失败次数加1。 

优选的，上述步骤S4中所述根据作业性质的不同进行不同的处理，包括以下步骤： 

1）根据应用的复杂度不同，将作业分为单步MR Job作业和多步MR Job作业，同时在主程序内部为多步MR Job实例一个容器对象，其中包含着每一步对应的MR Job的启动脚本； 

2）如果一个单步MR Job作业成功执行，则记录日志并删除作业信息节点；否则，当其中一个步骤完成后，MR Job容器对象中的计数器加1，然后根据计数器启动下一个MR Job，当所有步骤完成后，计数器归0，删除成功的作业信息节点。 

上述整个过程就像是“流水”一样自动运行，因而可称为“流”式MR Job调度。 

本发明可完全以计算机程序的方式实现，因而通过与方法一一对应的方式，本发明还可构造出相应的系统结构。本发明还包括一种基于Hadoop云计算平台的MapReduce作业流式调度系统，如附图2所示，其特征在于包括： 

树创建模块，用于在ZooKeeper上创建三棵“树”——准备树(prepare树)、工作树(working树)、失败树(failed树)；在每棵树下为每个粒度创建一个节点，在working树和failed树的粒度节点下创建步骤节点； 

图1例示了在ZooKeeper上创建三棵“树”的具体结构。 

Prepare树构造模块，用于向外提供接口，让用户自定义Job的启动条件，主程序根据对应的实现去监控HDFS上的数据，当满足用户定义的条件时，在prepare树下建立一个作业元数据信息节点，指定MR Job需要的HDFS数据路径； 

Working树转移模块，用于主程序子线程监控prepare树下的节点，当发现有节点时，根据节点中的路径信息构造MR Job启动脚本，启动MR Job，记录启动时间、MR Job的ID和启动脚本信息到作业元数据信息节点，并将prepare树下的节点移动到working树对应的目录下； 

Working树执行模块，用于主程序每隔一段时间，遍历working树下的所有节点，根据MR Job ID获取MR Job的状态，如果失败，则失败次数加1，然后判断失败次数是否超过给定阈值，如果超过阈值，将此节点移动到failed树下，否则根据启动脚本重启此MR Job；如果成功，则根据作业性质的不同进行不同的处理；最后根据系统时间和MR Job的启动时间，判断MR Job是否超时，如果超时，则重启此MR Job，失败次数加1。 

优选的，上述Working树执行模块中所述根据作业性质的不同进行不同的处理，通过以下模块实现： 

MR Job分类模块，用于根据应用的复杂度不同，将作业分为单步MR Job作业和多步MR Job作业，同时在主程序内部为多步MR Job实例一个容器对象，其中包含着每一步对应的MR Job的启动脚本； 

MR Job调度模块，用于如果一个单步MR Job作业成功执行，则记录日志并删除作业信息节点；否则，当其中一个步骤完成后，MR Job容器对象中的计数器加1，然后根据计数器启动下一个MR Job，当所有步骤完成后，计数器归0，删除成功的作业信息节点。 

通过本发明，可以给每个粒度的作业指定单独的策略，控制不同粒度的作业按照不同的策略保证其安全性；通过“流”的思想控制作业分步、快速的完成。 

以上是对本发明的优选实施例进行的详细描述，但本领域的普通技术人员应该意识到，在本发明的范围内和精神指导下，各种改进、添加和替换都是可能的，例如使用可实现同种功能目的的算法、使用不同的编程语言（如C、C++、Java等）实现等。这些都在本发明的权利要求所限定的保护范围内。