MongoDB中的MapReduce简介



  • MongoDB MapReduce

    MapReduce是一种计算模型,简单的说就是将大批量的工作(数据)分解(MAP)执行,然后再将结果合并成最终结果(REDUCE)。这样做的好处是可以在任务被分解后,可以通过大量机器进行并行计算,减少整个操作的时间。

    上面是MapReduce的理论部分,下面说实际的应用,下面以MongoDB MapReduce为例说明。

    下面是MongoDB官方的一个例子:

    复制代码代码如下:

    > db.things.insert( { _id : 1, tags : ['dog', 'cat'] } );
    > db.things.insert( { _id : 2, tags : ['cat'] } );
    > db.things.insert( { _id : 3, tags : ['mouse', 'cat', 'dog'] } );
    > db.things.insert( { _id : 4, tags : []  } );

    > // map function > map = function(){ ...    this.tags.forEach( ...        function(z){ ...            emit( z , { count : 1 } ); ...        } ...    ); ...};

    > // reduce function > reduce = function( key , values ){ ...    var total = 0; ...    for ( var i=0; i<values.length; i++ ) ...        total += values[i].count; ...    return { count : total }; ...};

    db.things.mapReduce(map,reduce,{out:'tmp'}) {     "result" : "tmp",     "timeMillis" : 316,     "counts" : {         "input" : 4,         "emit" : 6,         "output" : 3     },     "ok" : 1, } > db.tmp.find() { "_id" : "cat", "value" : { "count" : 3 } } { "_id" : "dog", "value" : { "count" : 2 } } { "_id" : "mouse", "value" : { "count" : 1 } }

    例子很简单,计算一个标签系统中每个标签出现的次数。

    这里面,除了emit函数之外,所有都是标准的js语法,这个emit函数是非常重要的,可以这样理解,当所有需要计算的文档(因为在mapReduce时,可以对文档进行过滤,接下来会讲到)执行完了map函数,map函数会返回key_values对,key即是emit中的第一个参数key,values是对应同一key的emit的n个第二个参数组成的数组。这个key_values会作为参数传递给reduce,分别作为第1.2个参数。

    reduce函数的任务就是将key-values变成key-value,也就是把values数组变成一个单一的值value。当key-values中的values数组过大时,会被再切分成很多个小的key-values块,然后分别执行Reduce函数,再将多个块的结果组合成一个新的数组,作为Reduce函数的第二个参数,继续Reducer操作。可以预见,如果我们初始的values非常大,可能还会对第一次分块计算后组成的集合再次Reduce。这就类似于多阶的归并排序了。具体会有多少重,就看数据量了。

    reduce一定要能被反复调用,不论是映射环节还是前一个简化环节。所以reduce返回的文档必须能作为reduce的第二个参数的一个元素。

    (当书写Map函数时,emit的第二个参数组成数组成了reduce函数的第二个参数,而Reduce函数的返回值,跟emit函数的第二个参数形式要一致,多个reduce函数的返回值可能会组成数组作为新的第二个输入参数再次执行Reduce操作。)

    MapReduce函数的参数列表如下:

    代码如下:

    db.runCommand(
     { mapreduce : <collection>,
       map : <mapfunction>,
       reduce : <reducefunction>
       [, query : <query filter object>]
       [, sort : <sort the query.  useful for optimization>]
       [, limit : <number of objects to return from collection>]
       [, out : <output-collection name>]
       [, keeptemp: <true|false>]
       [, finalize : <finalizefunction>]
       [, scope : <object where fields go into javascript global scope >]
       [, verbose : true]
     }
    );

    或者这么写:
    代码如下:

    db.collection.mapReduce(
                             <map>,
                             <reduce>,
                             {
                               <out>,
                               <query>,
                               <sort>,
                               <limit>,
                               <keytemp>,
                               <finalize>,
                               <scope>,
                               <jsMode>,
                               <verbose>
                             }
                           )

    1.mapreduce:指定要进行mapreduce处理的collection 2.map:map函数 3.reduce:reduce函数 4.out:输出结果的collection的名字,不指定会默认创建一个随机名字的collection(如果使用了out选项,就不必指定keeptemp:true了,因为已经隐含在其中了) 5.query:一个筛选条件,只有满足条件的文档才会调用map函数。(query。limit,sort可以随意组合) 6.sort:和limit结合的sort排序参数(也是在发往map函数前给文档排序),可以优化分组机制 7.limit:发往map函数的文档数量的上限(要是没有limit,单独使用sort的用处不大) 8.keytemp:true或false,表明结果输出到的collection是否是临时的,如果想在连接关闭后仍然保留这个集合,就要指定keeptemp为true,如果你用的是MongoDB的mongo客户端连接,那必须exit后才会删除。如果是脚本执行,脚本退出或调用close会自动删除结果collection 9.finalize:是函数,它会在执行完map、reduce后再对key和value进行一次计算并返回一个最终结果,这是处理过程的最后一步,所以finalize就是一个计算平均数,剪裁数组,清除多余信息的恰当时机 10.scope:javascript代码中要用到的变量,在这里定义的变量在map,reduce,finalize函数中可见 11.verbose:用于调试的详细输出选项,如果想看MpaReduce的运行过程,可以设置其为true。也可以print把map,reduce,finalize过程中的信息输出到服务器日志上。

    执行MapReduce函数返回的文档结构如下:

    代码如下:

      { result : <collection_name>,

        timeMillis : <job_time>,

        counts : {

                   input : <number of objects scanned>,

                   emit : <number of times emit was called>,

                   output : <number of items in output collection>

         } ,

         ok : <1_if_ok>,

         [, err : <errmsg_if_error>]

    }

    1.result:储存结果的collection的名字,这是个临时集合,MapReduce的连接关闭后自动就被删除了。 2.timeMillis:执行花费的时间,毫秒为单位 3.input:满足条件被发送到map函数的文档个数 4.emit:在map函数中emit被调用的次数,也就是所有集合中的数据总量 5.ouput:结果集合中的文档个数(count对调试非常有帮助) 6.ok:是否成功,成功为1 7.err:如果失败,这里可以有失败原因,不过从经验上来看,原因比较模糊,作用不大

    java代码执行MapReduce的方法:

    代码如下:

    public void MapReduce() {
            Mongo mongo = new Mongo("localhost",27017);
            DB db = mongo.getDB("qimiguangdb");
            DBCollection coll = db.getCollection("collection1");
           
            String map = "function() { emit(this.name, {count:1});}";
                                                                                                                  
       
            String reduce = "function(key, values) {";  
            reduce=reduce+"var total = 0;";  
            reduce=reduce+"for(var i=0;i<values.length;i++){total += values[i].count;}";  
            reduce=reduce+"return {count:total};}";  
              
            String result = "resultCollection";  
              
            MapReduceOutput mapReduceOutput = coll.mapReduce(map,  
                    reduce.toString(), result, null);  
            DBCollection resultColl = mapReduceOutput.getOutputCollection();  
            DBCursor cursor= resultColl.find();  
            while (cursor.hasNext()) {  
                System.out.println(cursor.next());  
            }  
        }  


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