大数据技术生态全景一览

大数据技术生态全景一览

大数据平台ETL数据接入

大数据有很多的产品，琳琅满目。从架构图上就能看出产品很多。这些产品它们各自的功能是什么，它们又是怎么样相互配合来完成一整套的数据存储，包括分析计算任务。这里要给大家进行一个讲解与分析。

我们按照数据处理的流程，从下往上给大家进行依次的讲解。

首先我们看数据源，数据有结构化数据，存在关系型数据库里的数据，它以二维表的形式进行存储；还有一些非结构化、半结构化数据，比如日志 json属于半结构化数据，图片视频音频属于非结构化数据。

对于结构化数据来说，一般通过sqoop组件进行抽取，把数据抽取到大数据存储平台。

大数据存储平台主流的选型是HDFS，因为它已经非常成熟了，并且经过很多年的一个打磨。

Sqoop会通过jdbc的方式，连接到数据库，对数据库进行直接抽取后做一个导出。将数据导出到HDFS中。

Sqoop在抽取的时，一般是T 1的。什么叫T 1？就是今天产生的数据，可能明天才能导入到大数据平台，它的时效性比较低一些。

像数据仓库，它其实是每天凌晨0点才会把昨天新生成的数据统一进行一个导入。

对于这种非结构化半结构化数据，它们其实就是文件，例如图片、视频、日志、json。这种文件一般来说，它们会实时产生。比如监控的摄像头，它会实时产生图片或者视频；日志会实时在服务器端生成。

实时产生的数据要进行实时抽取，这个时候肯定就不能用sqoop了，这些数据会通过flume或者logstash进行实时的监控。一旦这些非结构化半结构化数据产生，它们就会立即被抽取到大数据的存储平台。

但是按照我们前面讲过的一个知识点，实时产生的数据在架构设计上来说，我们要先给它推送到一个消息队列中进行缓冲，起到一个抗压的作用。

这个消息队列，常用的选型就是Kafka，它能扛住数据源的并发压力。扛住压力以后，实时产生的数据一定是要先经过大数据平台的处理，处理完以后再把结果存到大数据存储平台。这样才能发挥实时数据的一个价值。

所以这种实时数据，它不是直接往大数据平台存，而是先经过消息队列缓存抗压后，再由大数据平台处理，最终将计算结果保存起来。

有的同学这个时候想了，那结构化的数据，如果它也想进行实时的一个抽取，可不可以实现？当然可以，这个时候它要用到另外一种方式，目前有CDC和Ogg。Ogg是Oracle特有的，CDC是开源的。

它们可以监控，数据库里的结构化数据，当数据一旦发生变化，它们就会监控到变动的数据，并将数据抽到Kafka或其它消息队列中。再交给大数据平台进行一个处理。

它们为什么能够进行实时的一个监控？其实它们监控的是数据库的日志，比如说Mysql会有binlog，其他的数据库也有它们特有的日志文件，当我们在对数据库做一些数据新增、修改删除的操作的时候，数据库会先把这样的一个操作记录在日志中，以保证容灾。之后再往数据库里面进行一个持久化写入。

我们直接监控数据库的日志，数据的实时的变更就可以立马获取到，而且不影响数据库的性能，因为日志本身就是一个文件。这是CDC和Ogg，它做的一个事情。

所以在数据源这里，结构化数据可以使用T 1的方式，隔一段时间抽一次，导入到大数据平台。非结构化半结构化数据，当然也可以通过flume和logstach定时（T 1）把它们抽到大数据平台。

但非结构化与半结构化数据的应用场景，更多的是实时去抽取，并传送到消息队列kafka中。结构化数据通过cdc、ogg，也实时抽取到kafka。

这样的话我们不管是结构化数据，还是非结构化半结构化数据，都可以满足t 1与实时抽取方式的需要。

大数据平台海量数据存储

那数据最终会存储到我们的hdfs中，但hdfs它本质上是一个文件系统，生产上使用起来并不能适合所有场景。生产中没有见过，我们直接把数据存到文件系统里面。

我们一般会选择把数据存到数据库里，hbase就是一个分布式的nosql数据库。它是基于hdfs建立的，虽然数据最终它也是存在hdfs中，但是它上层搭建了一个数据库，这个数据库用起来易用性会更好。

这样的话你抽取过来的数据，可以直接存到hdfs里，也可以存到hbase中，就看具体的应用场景来具体对待。

大数据平台通用计算

那数据存储起来以后，我们要基于这个数据做一些运算。运算的时候，可以用mapreduce也可以用spark。

Mapreduce它计算起来要慢一些，Spark相对快一些。不管使用哪种计算框架，它们的计算任务要移动到数据节点进行一个运算。

怎么能够把计算任务分发到数据节点，要通过中间资源管理层的一些框架来完成。这里最常用的是分布式资源调度框架YARN。

YARN这个框架，它在部署的时候是和数据存储的框架部署在一起的。比如说我们底层的hdfs，它是用来做存储的有三个节点，于是YARN它也装在这三个节点上，并且管理的这三个节点的计算资源。计算资源一般包含CPU、内存，还有一些环境变量。

MapReduce和Spark计算任务，要移动到数据节点进行运算，这个时候Yarn就可以直接在数据节点上分配给这些计算任务一些计算资源；它们就可以顺利的紧贴数据运算。

运算完成之后，Yarn又可以把资源进行一个回收。所以大数据的移动计算这一块的实现，就是通过资源管理层它来完成的。

大数据平台各场景的分析运算

虽然我们在做计算的时候，有了MapReduce有了Spark，但是用起来还是不够好用，易用性还是不够好。

因为我们在开发的时候，针对于这种结构化数据，一般我们习惯用什么？用SQL。一些非结构化半结构化数据，我们习惯用一些API。

但是现在你把数据抽取到大数据平台以后，这些SQL API都不能用了。你只能用它提供的MapReduce和spark去进行一个数据处理，对于我们来说就很难用。

而且之前我们的业务系统用的SQL，用的一些API，你是不是都要进行一个迁移。迁移的时候这个工作量就很大了。

为了让我们的数据开发，或者数据分析这样的一个过程更加易用。大数据这里其实提供了很多的一些易用框架，比方说Hive，它其实完成的就是帮你把SQL转换成底层的mapreduce。

当然Hive也可以转换成Spark，计算的效率会更高。

这样的话你原来的结构化数据，存到大数据平台后，之前是用SQL进行开发的，现在依然可以用SQL。由Hive帮你把SQL转换成通用计算，转化完成之后通用计算的mapreduce或者spark再通过资源管理调度到我们的数据节点，紧贴数据完成整个计算任务。

Pig也是相同的情况，Pig有它的一些API，你使用它的API进行开发。它会把这些API转换成MapReduce任务，当然Pig比较早就停止维护了。

还有malhot，它是做机器学习的，用它提供的机器学习的API，然后它帮你转换成MapReduce。

所以数据分析这一层，它们完全是用于提高我们易用性而诞生的一些框架。

而根据它们转换的计算任务的不同，如果默认是转换mapreduce的，它们就属于hadoop生态圈。

因为hadoop包含三个组件，除了hdfs、mapreduce之外，在hadoop 2.x的时候增加了一个YARN。

默认兼容hadoop的，就属于hadoop生态圈。当然有一些框架其实刚开始诞生的时候是兼容hadoop的，后面因为spark它的性能更高，用的公司更多一些；所以hadoop生态圈有一些框架，比如说hive它也可以运行在spark上面。

当然spark也有它的一些生态，spark sql帮你把sql转换成spark任务；Mllib是做机器学习的；GraphX是作图计算的。

spark streaming是做流计算的，就是实时处理，我们一般称为实时流处理或者实时流计算，它计算得到的结果我们会给它存到hdfs里或者hbase里，当然我们一般会存储在hbase里。

因为实时的结果，如果存到hdfs里的话它会产生一些小文件问题。hdfs对于小文件来说是很敏感的，它很容易把管理节点的内存给占满，而且也会导致后续计算的一个效率下降。所以实时计算完得到的结果会存到hbase中。

hbase虽然说数据最终也存到hdfs，但是它是一个数据库，它解决了小文件问题。它并没有小文件问题带来的这些隐患。

这一部分是spark生态圈，我们之后在做开发的时候，大部分同学可能直接用spark或者mapreduce进行编程相对会比较少一些。我们可能更多的是用上层的，易用性比较高的组件来进行一些相关的开发。

还有一些是独立开发的组件（非Hadoop、Spark生态圈），比如说elasticsearch它是做搜索与检索的，数据存到elasticsearch里面以后可以进行一些模糊查询、精确匹配、语义匹配等一些操作。

为什么说它是独立的？因为elasticsearch有它自己的通用计算，也有它自己的资源管理，包括数据存储层。所以它并不依赖hadoop，它也不依赖spark。这个产品里面，它本身就包含这几层。所以它属于一个独立的产品。

分布式协调服务

最左边有一个zookeeper，zookeeper对大数据的各个产品其实是非常重要的。很多产品比如说hdfs、hbase都要依赖zookeeper。

它是干嘛的？它是一个分布式的协调服务。

因为大数据的产品它都是分布式，也就是运行在多个节点上的。比方说我们某一个大数据组件，它突然新增的一个节点上来，zookeeper就会识别到，然后通知我们之前的3个节点说，你现在的集群规模变成了4。

突然这个节点挂掉了，zookeeper也会通知另外三个节点说，好，你现在有一个节点挂掉了，节点数现在变成了3。

包括说我们的集群里面，有多个管理节点，但是这些管理节点它只有一个能够管理当前集群，其他的都是备用节点。这样的话究竟由谁来进行管理？谁来做备份？zookeeper可以进行一个选举。

比如说选第一个，作为当前的管理节点，另外两个做备份。管理节点挂掉以后，zookeeper又可以从剩下的两个备用节点里面再选出一个来，让它来进行集群的一个接管。

所以zookeeper的作用其实是很大的，我们用到的这些大数据产品，只要想要在分布式环境下进行协调，都可以依赖zookeeper来完成这样的一个诉求。

而且像一些组件是必须依赖zookeeper的，比如说kafka它在搭建之前，zookeeper必须要进行安装。

任务流调度引擎

最右边有两个任务的调度组件，一个叫oozie一个叫azkaban。azkaban相对比较新一些，它俩是用来调度我们的计算任务的，比如说我们在大数据集群里面的任务，它如果有一个先后顺序，比如说任务1完成以后，我们任务2才可以执行，任务2执行完成以后再任务3。

如果有一个严格的先后顺序，可以由oozie和azkaban来进行一个限定。再比如计算任务，如果我们要进行定时，比如说让它每天凌晨0点的时候定时执行，就可以由oozie或azkaban来完成。

所以它们主要是来完成这种任务流的管理和调度的。