hadoop、storm和spark的區別、比較

一、hadoop、Storm該選哪一個?

爲了區別hadoop和Storm,該部分將回答如下問題
1.hadoop、Storm各是什麼運算
2.Storm爲什麼被稱之爲流式計算系統
3.hadoop適合什麼場景,什麼情況下使用hadoop
4.什麼是吞吐量



首先整體認識:Hadoop是磁盤級計算,進行計算時,數據在磁盤上,需要讀寫磁盤;Storm是內存級計算,數據直接通過網絡導入內存。讀寫內存比讀寫磁盤速度快n個數量級。根據Harvard CS61課件,磁盤訪問延遲約爲內存訪問延遲的75000倍。所以Storm更快。


註釋:
1. 延時 , 指數據從產生到運算產生結果的時間,“快”應該主要指這個。
2. 吞吐, 指系統單位時間處理的數據量。


storm的網絡直傳、內存計算,其時延必然比hadoop的通過hdfs傳輸低得多;當計算模型比較適合流式時,storm的流式處理,省去了批處理的收集數據的時間;因爲storm是服務型的作業,也省去了作業調度的時延。所以從時延上來看,storm要快於hadoop。


從原理角度來講:

  • Hadoop M/R基於HDFS,需要切分輸入數據、產生中間數據文件、排序、數據壓縮、多份複製等,效率較低。

  • Storm 基於ZeroMQ這個高性能的消息通訊庫,不持久化數據。

爲什麼storm比hadoop快,下面舉一個應用場景
說一個典型的場景,幾千個日誌生產方產生日誌文件,需要進行一些ETL操作存入一個數據庫。

假設利用hadoop,則需要先存入hdfs,按每一分鐘切一個文件的粒度來算(這個粒度已經極端的細了,再小的話hdfs上會一堆小文件),hadoop開始計算時,1分鐘已經過去了,然後再開始調度任務又花了一分鐘,然後作業運行起來,假設機器特別多,幾鈔鍾就算完了,然後寫數據庫假設也花了很少的時間,這樣,從數據產生到最後可以使用已經過去了至少兩分多鐘。
而流式計算則是數據產生時,則有一個程序去一直監控日誌的產生,產生一行就通過一個傳輸系統發給流式計算系統,然後流式計算系統直接處理,處理完之後直接寫入數據庫,每條數據從產生到寫入數據庫,在資源充足時可以在毫秒級別完成。


同時說一下另外一個場景:
如果一個大文件的wordcount,把它放到storm上進行流式的處理,等所有已有數據處理完才讓storm輸出結果,這時候,你再把它和hadoop比較快慢,這時,其實比較的不是時延,而是比較的吞吐了。

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最主要的方面:Hadoop使用磁盤作爲中間交換的介質,而storm的數據是一直在內存中流轉的。
兩者面向的領域也不完全相同,一個是批量處理,基於任務調度的;另外一個是實時處理,基於流。
以水爲例,Hadoop可以看作是純淨水,一桶桶地搬;而Storm是用水管,預先接好(Topology),然後打開水龍頭,水就源源不斷地流出來了。

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Storm的主工程師Nathan Marz表示: Storm可以方便地在一個計算機集羣中編寫與擴展複雜的實時計算,Storm之於實時處理,就好比Hadoop之於批處理。Storm保證每個消息都會得到處理,而且它很快——在一個小集羣中,每秒可以處理數以百萬計的消息。更棒的是你可以使用任意編程語言來做開發。
Storm的主要特點如下:
1.簡單的編程模型。類似於MapReduce降低了並行批處理複雜性,Storm降低了進行實時處理的複雜性。
2.可以使用各種編程語言。你可以在Storm之上使用各種編程語言。默認支持Clojure、Java、Ruby和Python。要增加對其他語言的支持,只需實現一個簡單的Storm通信協議即可。
3.容錯性。Storm會管理工作進程和節點的故障。
4.水平擴展。計算是在多個線程、進程和服務器之間並行進行的。
5.可靠的消息處理。Storm保證每個消息至少能得到一次完整處理。任務失敗時,它會負責從消息源重試消息。
6.快速。系統的設計保證了消息能得到快速的處理,使用MQ作爲其底層消息隊列。
7.本地模式。Storm有一個“本地模式”,可以在處理過程中完全模擬Storm集羣。這讓你可以快速進行開發和單元測試。

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在消耗資源相同的情況下,一般來說storm的延時低於mapreduce。但是吞吐也低於mapreduce。storm是典型的流計算系統,mapreduce是典型的批處理系統。下面對流計算和批處理系統流程

這個個數據處理流程來說大致可以分三個階段:
1. 數據採集與準備
2. 數據計算(涉及計算中的中間存儲), 題主中的“那些方面決定”應該主要是指這個階段處理方式。
3. 數據結果展現(反饋)

1)數據採集階段,目前典型的處理處理策略:數據的產生系統一般出自頁面打點和解析DB的log,流計算將數據採集中消息隊列(比如kafaka,metaQ,timetunle)等。批處理系統一般將數據採集進分佈式文件系統(比如HDFS),當然也有使用消息隊列的。我們暫且把消息隊列和文件系統稱爲預處理存儲。二者在延時和吞吐上沒太大區別,接下來從這個預處理存儲進入到數據計算階段有很大的區別,流計算一般在實時的讀取消息隊列進入流計算系統(storm)的數據進行運算,批處理一系統一般會攢一大批後批量導入到計算系統(hadoop),這裏就有了延時的區別。
2)數據計算階段,流計算系統(storm)的延時低主要有一下幾個方面(針對題主的問題)
A: storm 進程是常駐的,有數據就可以進行實時的處理
mapreduce 數據攢一批後由作業管理系統啓動任務,Jobtracker計算任務分配,tasktacker啓動相關的運算進程
B: stom每個計算單元之間數據之間通過網絡(zeromq)直接傳輸。
mapreduce map任務運算的結果要寫入到HDFS,在於reduce任務通過網絡拖過去運算。相對來說多了磁盤讀寫,比較慢
C: 對於複雜運算
storm的運算模型直接支持DAG(有向無環圖)
mapreduce 需要肯多個MR過程組成,有些map操作沒有意義的

3)數據結果展現
流計算一般運算結果直接反饋到最終結果集中(展示頁面,數據庫,搜索引擎的索引)。而mapreduce一般需要整個運算結束後將結果批量導入到結果集中。

實際流計算和批處理系統沒有本質的區別,像storm的trident也有批概念,而mapreduce可以將每次運算的數據集縮小(比如幾分鐘啓動一次),facebook的puma就是基於hadoop做的流計算系統。

 

二、高性能並行計算引擎Storm和Spark比較

Spark基於這樣的理念,當數據龐大時,把計算過程傳遞給數據要比把數據傳遞給計算過程要更富效率。每個節點存儲(或緩存)它的數據集,然後任務被提交給節點。

所以這是把過程傳遞給數據。這和Hadoop map/reduce非常相似,除了積極使用內存來避免I/O操作,以使得迭代算法(前一步計算輸出是下一步計算的輸入)性能更高。

Shark只是一個基於Spark的查詢引擎(支持ad-hoc臨時性的分析查詢)

而Storm的架構和Spark截然相反。Storm是一個分佈式流計算引擎。每個節點實現一個基本的計算過程,而數據項在互相連接的網絡節點中流進流出。和Spark相反,這個是把數據傳遞給過程。

兩個框架都用於處理大量數據的並行計算。

Storm在動態處理大量生成的“小數據塊”上要更好(比如在Twitter數據流上實時計算一些匯聚功能或分析)。

Spark工作於現有的數據全集(如Hadoop數據)已經被導入Spark集羣,Spark基於in-memory管理可以進行快訊掃描,並最小化迭代算法的全局I/O操作。

不過Spark流模塊(Streaming Module)倒是和Storm相類似(都是流計算引擎),儘管並非完全一樣。

Spark流模塊先匯聚批量數據然後進行數據塊分發(視作不可變數據進行處理),而Storm是隻要接收到數據就實時處理並分發。

不確定哪種方式在數據吞吐量上要具優勢,不過Storm計算時間延遲要小。

總結下,SparkStorm設計相反,而Spark Steaming才和Storm類似,前者有數據平滑窗口(sliding window),而後者需要自己去維護這個窗口。

 

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