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TableInputFormat分片及分片数据读取源码级分析

52Pig 2014-10-14 22:56:31 发表于 代码分析 [显示全部楼层] 回帖奖励 阅读模式 关闭右栏 1 11466
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本帖最后由 howtodown 于 2014-10-14 23:32 编辑
阅读导读：
1.TableInputFormat类是做什么用的？
2.getSplits()方法中table的第一个region的startKey不是EMPTY_BYTE_ARRAY的话会有什么结果？
3.TableRecordReaderImpl的initialize方法都做了哪些事？
4.Pair结构由两部分组成？



我们在MapReduce中TextInputFormat分片和读取分片数据源码级分析 这篇中以TextInputFormat为例讲解了InputFormat的分片过程以及RecordReader读取分片数据的过程。接下来咱们分析TableInputFormat的分片信息和数据读取过程。
　TableInputFormat这是专门处理基于HBase的MapReduce的输入数据的格式类。我们可以看看继承结构：
(1)public class TableInputFormat extends TableInputFormatBase implements Configurable；

(2)public abstract class TableInputFormatBase extends InputFormat<ImmutableBytesWritable, Result>。其中InputFormat是输入格式的基类。
　TableInputFormat类主要是构造HTable对象和Scan对象，主要在方法setConf(Configuration configuration)构造，代码如下：

  1. /**

  2.    * Sets the configuration. This is used to set the details for the table to

  3.    * be scanned.

  4.    *

  5.    * @param configuration  The configuration to set.

  6.    * @see org.apache.hadoop.conf.Configurable#setConf(

  7.    *   org.apache.hadoop.conf.Configuration)

  8.    */

  9.   @Override

  10.   public void setConf(Configuration configuration) {

  11.     this.conf = configuration;

  12.     String tableName = conf.get(INPUT_TABLE);

  13.     try {

  14.       setHTable(new HTable(new Configuration(conf), tableName));

  15.     } catch (Exception e) {

  16.       LOG.error(StringUtils.stringifyException(e));

  17.     }

  18. 

  19.     Scan scan = null;

  20. 

  21.     if (conf.get(SCAN) != null) {

  22.       try {

  23.         scan = TableMapReduceUtil.convertStringToScan(conf.get(SCAN));

  24.       } catch (IOException e) {

  25.         LOG.error("An error occurred.", e);

  26.       }

  27.     } else {

  28.       try {

  29.         scan = new Scan();

  30. 

  31.         if (conf.get(SCAN_ROW_START) != null) {

  32.           scan.setStartRow(Bytes.toBytes(conf.get(SCAN_ROW_START)));

  33.         }

  34. 

  35.         if (conf.get(SCAN_ROW_STOP) != null) {

  36.           scan.setStopRow(Bytes.toBytes(conf.get(SCAN_ROW_STOP)));

  37.         }

  38. 

  39.         if (conf.get(SCAN_COLUMNS) != null) {

  40.           addColumns(scan, conf.get(SCAN_COLUMNS));

  41.         }

  42. 

  43.         if (conf.get(SCAN_COLUMN_FAMILY) != null) {

  44.           scan.addFamily(Bytes.toBytes(conf.get(SCAN_COLUMN_FAMILY)));

  45.         }

  46. 

  47.         if (conf.get(SCAN_TIMESTAMP) != null) {

  48.           scan.setTimeStamp(Long.parseLong(conf.get(SCAN_TIMESTAMP)));

  49.         }

  50. 

  51.         if (conf.get(SCAN_TIMERANGE_START) != null && conf.get(SCAN_TIMERANGE_END) != null) {

  52.           scan.setTimeRange(

  53.               Long.parseLong(conf.get(SCAN_TIMERANGE_START)),

  54.               Long.parseLong(conf.get(SCAN_TIMERANGE_END)));

  55.         }

  56. 

  57.         if (conf.get(SCAN_MAXVERSIONS) != null) {

  58.           scan.setMaxVersions(Integer.parseInt(conf.get(SCAN_MAXVERSIONS)));

  59.         }

  60. 

  61.         if (conf.get(SCAN_CACHEDROWS) != null) {

  62.           scan.setCaching(Integer.parseInt(conf.get(SCAN_CACHEDROWS)));

  63.         }

  64. 

  65.         // false by default, full table scans generate too much BC churn

  66.         scan.setCacheBlocks((conf.getBoolean(SCAN_CACHEBLOCKS, false)));

  67.       } catch (Exception e) {

  68.           LOG.error(StringUtils.stringifyException(e));

  69.       }

  70.     }

  71. 

  72.     setScan(scan);

  73.   }
复制代码

首先会通过配置信息获取HBase表名，然后构造一个HTable对象；如果用户自己的作业中有配置Scan的话，就会解码Scan字符串转换为Scan对象；如果用户没配置Scan就会创建一个默认的Scan，进行一些基本配置。
　关于TableInputFormatBase，我们重点还是讲两个方法：RecordReader<ImmutableBytesWritable, Result> createRecordReader(InputSplit split, TaskAttemptContext context)方法和List<InputSplit> getSplits(JobContext context)方法，前者是读取分片信息所指的数据供TableMapper处理，后者是构造HBase表的分片信息。这里的分片信息是TableSplit extends InputSplit implements Writable, Comparable，这个TableSpli维护4个字段，HBase表名：byte [] tableName、scan起始rowkey：byte [] startRow、scan结束rowkey：byte [] endRow、以及该region所在节点：String regionLocation。
　一、先看getSplits方法吧

这里一个split一般对应一个完整region，除非用户设定的开始和结束rowkey不是region的边界，代码如下：
  1. /**

  2.    * Calculates the splits that will serve as input for the map tasks. The

  3.    * number of splits matches the number of regions in a table.

  4.    *

  5.    * @param context  The current job context.

  6.    * @return The list of input splits.

  7.    * @throws IOException When creating the list of splits fails.

  8.    * @see org.apache.hadoop.mapreduce.InputFormat#getSplits(

  9.    *   org.apache.hadoop.mapreduce.JobContext)

  10.    */

  11.   @Override

  12.   public List<InputSplit> getSplits(JobContext context) throws IOException {

  13.     if (table == null) {

  14.         throw new IOException("No table was provided.");

  15.     }

  16.     // Get the name server address and the default value is null.

  17.     this.nameServer =

  18.       context.getConfiguration().get("hbase.nameserver.address", null);

  19.     

  20.     Pair<byte[][], byte[][]> keys = table.getStartEndKeys();//获取所有Region的开始rowkey和结束rowkey

  21.     if (keys == null || keys.getFirst() == null ||

  22.         keys.getFirst().length == 0) {    //

  23.         //table的第一个region的startKey必须是EMPTY_BYTE_ARRAY，否则输出FIRST_REGION_STARTKEY_NOT_EMPTY信息 

  24.       HRegionLocation regLoc = table.getRegionLocation(

  25.           HConstants.EMPTY_BYTE_ARRAY, false);

  26.       if (null == regLoc) {    //一个region也没有

  27.         throw new IOException("Expecting at least one region.");

  28.       }

  29.       List<InputSplit> splits = new ArrayList<InputSplit>(1);

  30.       //构造一个TableSplit，起始rowkey和结束rowkey都是EMPTY_BYTE_ARRAY

  31.       InputSplit split = new TableSplit(table.getTableName(),

  32.           HConstants.EMPTY_BYTE_ARRAY, HConstants.EMPTY_BYTE_ARRAY, regLoc

  33.               .getHostnamePort().split(Addressing.HOSTNAME_PORT_SEPARATOR)[0]);

  34.       splits.add(split);

  35.       return splits;        //返回分片信息

  36.     }

  37.     List<InputSplit> splits = new ArrayList<InputSplit>(keys.getFirst().length);

  38.     for (int i = 0; i < keys.getFirst().length; i++) {    //有多个region

  39.       if ( !includeRegionInSplit(keys.getFirst()[i], keys.getSecond()[i])) {    //这个方法一直返回true

  40.         continue;

  41.       }

  42.       HServerAddress regionServerAddress = 

  43.         table.getRegionLocation(keys.getFirst()[i]).getServerAddress();

  44.       InetAddress regionAddress =

  45.         regionServerAddress.getInetSocketAddress().getAddress();//获取region所在地址

  46.       String regionLocation;

  47.       try {

  48.         regionLocation = reverseDNS(regionAddress);//将地址转换为字符串的主机名

  49.       } catch (NamingException e) {

  50.         LOG.error("Cannot resolve the host name for " + regionAddress +

  51.             " because of " + e);

  52.         regionLocation = regionServerAddress.getHostname();

  53.       }

  54. 

  55.             byte[] startRow = scan.getStartRow();    //获取scan的开始rowkey

  56.             byte[] stopRow = scan.getStopRow();    //获取scan的结束rowkey

  57.             // determine if the given start an stop key fall into the region

  58.             //比较用户设定的rowkey范围在那些region之中

  59.       if ((startRow.length == 0 || keys.getSecond()[i].length == 0 ||

  60.                      Bytes.compareTo(startRow, keys.getSecond()[i]) < 0) &&

  61.           (stopRow.length == 0 ||

  62.            Bytes.compareTo(stopRow, keys.getFirst()[i]) > 0)) {

  63.         byte[] splitStart = startRow.length == 0 ||

  64.           Bytes.compareTo(keys.getFirst()[i], startRow) >= 0 ?

  65.             keys.getFirst()[i] : startRow;

  66.         byte[] splitStop = (stopRow.length == 0 ||

  67.           Bytes.compareTo(keys.getSecond()[i], stopRow) <= 0) &&

  68.           keys.getSecond()[i].length > 0 ?

  69.             keys.getSecond()[i] : stopRow;

  70.         InputSplit split = new TableSplit(table.getTableName(),

  71.           splitStart, splitStop, regionLocation);    //构造TableSplit

  72.         splits.add(split);

  73.         if (LOG.isDebugEnabled()) {

  74.           LOG.debug("getSplits: split -> " + i + " -> " + split);

  75.         }

  76.       }

  77.     }

  78.     return splits;

  79.   }
复制代码


Pair这个结构由两部分组成：start和end，都是byte[][]，这是一个二维byte数组，其中一维是region的顺序，二维是start或者end的字符序列。通过getFirst方法就可以获取所有region的start rowkey，通过getSecond可以获得所有的end rowkey。

　这里还有一个要注意的就是每个HBase表的第一个region是没有start rowkey，最后一个region是没有end  rowkey，这里的“没有”是指的是table.getStartEndKeys()这个方法获取的结果，另外大伙也可以从WEB UI中查看指定的HBase表的region信息也可以看到第一个region的start和最后一个region的end并没有显示。还有就是如果这个HBase表只有一个region的话，getFirst方法返回是没有数据的；getSecond也没数据。

　(1)、getSplits方法中的第一个if语句段是上面说的只有一个region的情况。每个HBase表的第一个region的start rowkey都是EMPTY_BYTE_ARRAY，这是一个长度为0的byte数组。table.getRegionLocation方法会找指定的rowkey所在的region所在信息HRegionLocation。如果只有一个region的话，就先找EMPTY_BYTE_ARRAY所在region信息，如果没有这样的信息就是出现了错误；如果如果有这样的信息的话，就构建一个长度为1的InputSplit列表splits，构造一个TableSplit：设定HBase表名，scan起始和结束rowkey都是EMPTY_BYTE_ARRAY，再加上region所在节点，把这个TableSplit加入splits，返回这
个splits。
    (2)、接下来就是HBase表有多个region的情况，构建长度为keys.getFirst().length的InputSplit列表，然后遍历keys.getFirst()获取每个region的位置信息并将其转换成String类型(reverseDNS方法从reverseDNSCacheMap中获取，reverseDNSCacheMap是存储IPAddress => HostName的映射)；然后获取用户设定的起始和结束rowkey，并和当前的region的起始和比较结束，如果有rowkey包含这个region就会将这region当做一个InputSplit放入列表中，最后待遍历完之后返回split列表。判断当前region是否应该加入InputSplit列表的条件就是循环中的最后一个if语句段，
条件是：((startRow.length == 0 || keys.getSecond().length == 0 ||Bytes.compareTo (startRow, keys.getSecond()) < 0) && (stopRow.length == 0 || Bytes.compareTo(stopRow, keys.getFirst()) > 0))，
分解这个条件为两部分：
A、(startRow.length == 0 || keys.getSecond().length == 0 ||Bytes.compareTo (startRow, keys.getSecond()) < 0)这个是要确定用户设定的start rowkey是否小于当前region的结束rowkey；

B、(stopRow.length == 0 || Bytes.compareTo(stopRow, keys.getFirst()) > 0)这个是要确定用户设定的end rowkey是否大于当前region的开始rowkey，这俩条件必须同时满足才可以，一旦满足就要确定这个TableSplit的开始rowkey和结束rowkey了：

A、startRow.length == 0 || Bytes.compareTo(keys.getFirst(), startRow) >= 0如果为true的话，说明用户设定的起始rowkey可能是从表的开头开始或者是当前region的起始rowkey大于用户设定的则应该将当前region的起始rowkey作为TableSplit的起始rowkey，如果表达式为false的话将用户设定的起始rowkey作为TableSplit的起始rowkey；

B、(stopRow.length == 0 || Bytes.compareTo(keys.getSecond(), stopRow) <= 0) && keys.getSecond().length > 0如果为true的话，说明首先要确定是否设定的结束rowkey或者当前region的结束rowkey小于用户设定的结束rowkey，且要保证当前region不是最后一个(keys.getSecond().length > 0)，这样的的TableSplit的结束rowkey就是当前region的结束rowkey，如果为false则将用户设定的结束rowkey为TableSplit的结束rowkey，为什么要不是最后一个region呢？因为最后一个region的end rowkey的长度始终为0，比较之下会将最后一个region的end rowkey设置给TableSplit，显然这是不对，能到这里说明这个region应该被分配给一个TableSplit，如果是最后一个region的话，那么这个TableSplit的结束rowkey应该是用户设定的而非这个region自己的。获得这个tableSplit的开始和结束rowkey之后就可以封装这个TableSplit了，并放入InputSplit列表。最终待所有的region遍历结束之后返回这个InputSplit列表。这样getSplits方法就结束了。
　二、createRecordReader方法
这个方法代码如下：

  1. <span style="font-style: normal;">/**

  2.    * Builds a TableRecordReader. If no TableRecordReader was provided, uses

  3.    * the default.

  4.    *

  5.    * @param split  The split to work with.

  6.    * @param context  The current context.

  7.    * @return The newly created record reader.

  8.    * @throws IOException When creating the reader fails.

  9.    * @see org.apache.hadoop.mapreduce.InputFormat#createRecordReader(

  10.    *   org.apache.hadoop.mapreduce.InputSplit,

  11.    *   org.apache.hadoop.mapreduce.TaskAttemptContext)

  12.    */

  13.   @Override

  14.   public RecordReader<ImmutableBytesWritable, Result> createRecordReader(

  15.       InputSplit split, TaskAttemptContext context)

  16.   throws IOException {

  17.     if (table == null) {

  18.       throw new IOException("Cannot create a record reader because of a" +

  19.           " previous error. Please look at the previous logs lines from" +

  20.           " the task's full log for more details.");

  21.     }

  22.     TableSplit tSplit = (TableSplit) split;

  23.     TableRecordReader trr = this.tableRecordReader;

  24.     // if no table record reader was provided use default

  25.     if (trr == null) {

  26.       trr = new TableRecordReader();

  27.     }

  28.     Scan sc = new Scan(this.scan);

  29.     sc.setStartRow(tSplit.getStartRow());

  30.     sc.setStopRow(tSplit.getEndRow());

  31.     trr.setScan(sc);

  32.     trr.setHTable(table);

  33.     try {

  34.       trr.initialize(tSplit, context);

  35.     } catch (InterruptedException e) {

  36.       throw new InterruptedIOException(e.getMessage());

  37.     }

  38.     return trr;

  39.   }</span>
复制代码

这个方法主要是获取TableSplit，然后构造一个Scan，设定开始和结束rowkey；设定HTablePool；将Scan和HTable传递给一个TableRecordReader对象，然后调用initialize(tSplit, context)初始化，最后返回这个TableRecordReader。可以看出TableRecordReader这个是读取key/value的。TableRecordReader中实际操作数据的是TableRecordReaderImpl，TableRecordReader的nextKeyValue()、getCurrentValue()、initialize、getCurrentKey()方法会调用TableRecordReaderImpl的相应方法。
　TableRecordReaderImpl的initialize方法主要是重新创建一个新的Scan，并将createRecordReader传过来的赋值给这个新的currentScan，并获取对应的ResultScanner。
　TableRecordReaderImpl的nextKeyValue()会先创建一个key = new ImmutableBytesWritable()和value = new Result()，这就是我们继承TableMapper中map方法中的参数类型，然后每次调用该方法通过执行value = this.scanner.next()方法来获取HBase中的一行数据赋值给value，这里表明如果scanner.next()运行无异常的话key中是没有数据的(出现异常之后会存储value对应行的rowkey)，只有value有数据。执行了这个方法就可以通过getCurrentValue()、getCurrentKey()方法来获取value和key了。











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