MapReduce模型 - Microservices Engine

MapReduce模型是SchedulerX自主研發的輕量級分布式跑批模型。通過MapJobProcessor或MapReduceJobProcessor介面將接入的Worker組成分散式運算引擎進行巨量資料跑批。相對於傳統的巨量資料跑批（例如Hadoop、Spark等），MapReduce無需將資料匯入巨量資料平台，且無額外儲存及計算成本，即可實現秒層級海量資料處理，具有成本低、速度快、編程簡單等特性。

注意事項

單個子任務的大小不能超過64 KB。
ProcessResult的result傳回值不能超過1000 Byte。
如果使用reduce，所有子任務結果會緩衝在Master節點，該情況對Master節點記憶體壓力較大，建議子任務個數和result傳回值不要太大。如果沒有reduce需求，使用MapJobProcessor介面即可。
SchedulerX不保證子任務絕對執行一次。在特殊條件下會failover，可能導致子任務重複執行，需要業務方自行實現等冪。

介面

繼承類MapJobProcessor

介面	解釋	是否必選
`public ProcessResult process(JobContext context) throws Exception;`	每個子任務執行業務的入口，需從context中擷取taskName，您需自行判斷子任務名稱。邏輯處理完成後，返回ProcessResult。	是
`public ProcessResult map(List<? extends Object> taskList, String taskName);`	執行map方法可以將一批子任務分布至多台機器上執行，可以多次執行map方法。如果taskList為空白，返回失敗。執行完成後，返回ProcessResult。	是
`public void kill(JobContext context);`	前端kill任務會觸發該方法，需自行實現如何中斷業務。	否

繼承類MapReduceJobProcessor

介面	解釋	是否必選
`public ProcessResult process(JobContext context) throws Exception;`	每個子任務執行業務的入口，需從context裡擷取taskName，您需自行判斷子任務名稱。邏輯處理完成後，返回ProcessResult。	是
`public ProcessResult map(List<? extends Object> taskList, String taskName);`	執行map方法可以將一批子任務分布至多台機器上執行，可以多次執行map方法。如果taskList是空，返回失敗。執行完成後，返回ProcessResult。	是
`public ProcessResult reduce(JobContext context);`	所有Worker節點的子任務執行完成後，會回調reduce方法。reduce由Master節點執行，一般用於資料彙總或通知下遊，也可以用於工作流程的上下遊資料傳遞。 reduce方法能處理所有子任務的結果。子任務通過`return ProcessResult(true, result)`返回結果（例如返回訂單號）。執行reduce方法時，通過context擷取所有子任務的狀態（`context.getTaskStatuses()`）和結果（`context.getTaskResults()`），並進行相應的邏輯處理。	是
`public void kill(JobContext context);`	前端kill任務會觸發該方法，需自行實現如何中斷業務。	否
`public boolean runReduceIfFail(JobContext context)`	當存在子任務失敗情況下，是否執行reduce方法。預設配置為：子任務失敗時，仍然執行reduce方法。	否

操作步驟

登入MSE SchedulerX控制台，在左側導覽列，單擊任務管理。
在任務管理頁面，單擊建立任務。

在建立任務面板，執行模式下拉式清單選擇MapReduce，在進階配置地區配置相關資訊。

配置項	說明
分發策略	說明需用戶端版本>=1.10.3。輪詢策略（預設）：每個Worker平均分配等量子任務，適用於每個子任務處理耗時基本一致的情境。負載最優策略：由主節點自動感知Worker節點的負載情況，適用於子任務和Worker機器處理耗時有較大差異的情境。
子任務單機並發數	即單機執行線程數，預設為5。如需加快執行速度，可以調大該值。如果下遊或者資料庫無法承接，可適當調小。
子任務失敗重試次數	子任務失敗會自動重試，預設為0。
子任務失敗稍候再試	子任務失敗稍候再試，單位：秒，預設為0。
子任務failover策略	說明需用戶端版本>=1.8.12。當執行節點宕機下線後，是否將子任務重新分發給其他機器執行。開啟該配置後，發生failover時，子任務可能會重複執行，需自行做好等冪。
主節點參與執行	說明需用戶端版本>=1.8.12。主節點是否參與子任務執行。線上可運行Worker數量必須不低於2台，在子任務數量特別大時，推薦關閉該參數。
子任務分發方式	推模型：每台機器平均分配子任務。拉模型：每台機器主動拉取子任務，沒有木桶效應，支援動態擴容拉取子任務。拉取過程中，所有子任務會緩衝在Master節點，對記憶體有壓力，建議子任務數不超過10,000。

其他配置項，請參見任務管理進階配置參數說明。

原理&最佳實務

Schedulerx2.0分散式運算原理&最佳實務

Demo

處理單表資料（單表ID連續）

主任務讀取最小ID和最大ID。
```
select min(id), max(id) from Tab1;
```
根據ID的range進行分頁，每個task包含兩個欄位：startId和endId。

每個task通過ID的range擷取資料。

select * from Tab1 where id >= startId and id < endId；

以下為範例程式碼：

class PageTask {
    private long startId;
    private long endId;

    public PageTask(long startId, long endId) {
        this.startId = startId;
        this.endId = endId;
    }

    public long getStartId() {
        return startId;
    }

    public long getEndId() {
        return endId;
    }
}

@Component
public class ScanSingleTableJobProcessor extends MapJobProcessor {

    @Autowired
    private XXXService xxxService;

    private final int PAGE_SIZE = 500;

    @Override
    public ProcessResult process(JobContext context) throws Exception {
        String tableName = context.getJobParameters(); //多個job後端代碼可以一致，通過控制台配置job參數表示表名
        String taskName = context.getTaskName();
        Object task = context.getTask();
        if (isRootTask(context)) {
            Pair<Long, Long> idPair = queryMinAndMaxId(tableName);
            long minId = idPair.getFirst();
            long maxId = idPair.getSecond();
            List<PageTask> tasks = Lists.newArrayList();
            int step = (int) ((maxId - minId) / PAGE_SIZE); //計算分頁數量
            if (step > 0) {
                for (long i = minId; i < maxId; i+=step) {
                    tasks.add(new PageTask(i, (i+step > maxId ? maxId : i+step)));
                }
            } else {
                tasks.add(new PageTask(minId, maxId));
            }
            return map(tasks, "PageTask");
        } else if (taskName.equals("PageTask")) {
            PageTask pageTask = (PageTask)task;
            long startId = pageTask.getStartId();
            long endId = pageTask.getEndId();
            List<Record> records = queryRecord(tableName, startId, endId);
            //TODO handle records
            return new ProcessResult(true);
        }

        return new ProcessResult(false);
    }

    private Pair<Long, Long> queryMinAndMaxId(String tableName) {
        //TODO select min(id),max(id) from [tableName]
        return new Pair<Long, Long>(1L, 10000L);
    }

    private List<Record> queryRecord(String tableName, long startId, long endId) {
        List<Record> records = Lists.newArrayList();
        //TODO select * from [tableName] where id>=[startId] and id<[endId]
        return records;
    }

}

處理單表資料（單表ID不連續）

資料庫採用分桶策略，增加一個bucket欄位作為索引。
例如1024個桶，資料庫每添加一行記錄時，將訂單號或者ID進行hash，例如訂單號%1024，落在bucket欄位中。
基本上每個桶是平均的，針對每個桶，都可以通過以下SQL語句全量查詢結果。
```
select * from Tab1 where bucket=xxx;
```

以下為範例程式碼：

@Component
public class ScanSingleTableJobProcessor extends MapJobProcessor {

    @Autowired
    private XXXService xxxService;

    private final int PAGE_SIZE = 500;

    @Override
    public ProcessResult process(JobContext context) throws Exception {
        String tableName = context.getJobParameters(); //多個job後端代碼可以一致，通過控制台配置job參數表示表名。
        String taskName = context.getTaskName();
        Object task = context.getTask();
        if (isRootTask(context)) {
            List<Integer> tasks = Lists.newArrayList();
            for (int i = 0; i< 1024; i++) {
                tasks.add(i);
            }    
            return map(tasks, "BucketTask");
        } else if (taskName.equals("BucketTask")) {
            int bucketId = (int)task;
            List<Record> records = queryRecord(tableName, bucketId);
            //TODO handle records
            return new ProcessResult(true);
        }

        return new ProcessResult(false);
    }

    private List<Record> queryRecord(String tableName, int bucketId) {
        List<Record> records = Lists.newArrayList();
        //TODO select * from #{tableName} where bucket= #{bucketId}
        return records;
    }

}

處理分庫分表資料

class PageTask {
    private String tableName;
    private long startId;
    private long endId;

    public PageTask(String tableName, long startId, long endId) {
        this.tableName = tableName;
        this.startId = startId;
        this.endId = endId;
    }

    public String getTableName() {
        return tableName;
    }

    public long getStartId() {
        return startId;
    }

    public long getEndId() {
        return endId;
    }
}

@Component
public class ScanShardingTableJobProcessor extends MapJobProcessor {

    @Autowired
    private XXXService xxxService;

    private final int PAGE_SIZE = 500;

    @Override
    public ProcessResult process(JobContext context) throws Exception {
        String taskName = context.getTaskName();
        Object task = context.getTask();
        if (isRootTask(context)) {
            //先分庫
            List<String> dbList = getDbList();
            return map(dbList, "DbTask");
        } else if (taskName.equals("DbTask")) {
            //根據分庫去分表
            String dbName = (String)task;
            List<String> tableList = getTableList(dbName);
            return map(tableList, "TableTask");
        } else if (taskName.equals("TableTask")) {
            //如果一個分表也很大，再分頁
            String tableName = (String)task;
            Pair<Long, Long> idPair = queryMinAndMaxId(tableName);
            long minId = idPair.getFirst();
            long maxId = idPair.getSecond();
            List<PageTask> tasks = Lists.newArrayList();
            int step = (int) ((maxId - minId) / PAGE_SIZE); //計算分頁數量
            if (step > 0) {
                for (long i = minId; i < maxId; i+=step) {
                    tasks.add(new PageTask(tableName, i, (i+step > maxId ? maxId : i+step)));
                }
            } else {
                tasks.add(new PageTask(tableName, minId, maxId));
            }
            return map(tasks, "PageTask");
        } else if (taskName.equals("PageTask")) {
            PageTask pageTask = (PageTask)task;
            String tableName = pageTask.getTableName();
            long startId = pageTask.getStartId();
            long endId = pageTask.getEndId();
            List<Record> records = queryRecord(tableName, startId, endId);
            //TODO handle records
            return new ProcessResult(true);
        }

        return new ProcessResult(false);
    }

    private List<String> getDbList() {
        List<String> dbList = Lists.newArrayList();
        //TODO 返回分庫列表
        return dbList;
    }

    private List<String> getTableList(String dbName) {
        List<String> tableList = Lists.newArrayList();
        //TODO 返回分表列表
        return tableList;
    }

    private Pair<Long, Long> queryMinAndMaxId(String tableName) {
        //TODO select min(id),max(id) from [tableName]
        return new Pair<Long, Long>(1L, 10000L);
    }

    private List<Record> queryRecord(String tableName, long startId, long endId) {
        List<Record> records = Lists.newArrayList();
        //TODO select * from [tableName] where id>=[startId] and id<[endId]
        return records;
    }

}

處理50條訊息，reduce返回結果

@Component
public class TestMapReduceJobProcessor extends MapReduceJobProcessor {

    @Override
    public ProcessResult process(JobContext context) throws Exception {
        String taskName = context.getTaskName();
        int dispatchNum=50;
        if (isRootTask(context)) {
            System.out.println("start root task");
            List<String> msgList = Lists.newArrayList();
            for (int i = 0; i <= dispatchNum; i++) {
                msgList.add("msg_" + i);
            }
            return map(msgList, "Level1Dispatch");
        } else if (taskName.equals("Level1Dispatch")) {
            String task = (String)context.getTask();
            System.out.println(task);
            return new ProcessResult(true);
        }

        return new ProcessResult(false);
    }

    @Override
    public ProcessResult reduce(JobContext context) throws Exception {
        return new ProcessResult(true, "TestMapReduceJobProcessor.reduce");
    }

}

處理50條訊息並且返回子任務結果由reduce匯總

@Component
public class TestMapReduceJobProcessor extends MapReduceJobProcessor {

    @Override
    public ProcessResult process(JobContext context) throws Exception {
        String taskName = context.getTaskName();
        int dispatchNum = 50;
        if (context.getJobParameters() != null) {
            dispatchNum = Integer.valueOf(context.getJobParameters());
        }
        if (isRootTask(context)) {
            System.out.println("start root task");
            List<String> msgList = Lists.newArrayList();
            for (int i = 0; i <= dispatchNum; i++) {
                msgList.add("msg_" + i);
            }
            return map(msgList, "Level1Dispatch");
        } else if (taskName.equals("Level1Dispatch")) {
            String task = (String)context.getTask();
            Thread.sleep(2000);
            return new ProcessResult(true, task);
        }

        return new ProcessResult(false);
    }

    @Override
    public ProcessResult reduce(JobContext context) throws Exception {
        for (Entry<Long, String> result : context.getTaskResults().entrySet()) {
            System.out.println("taskId:" + result.getKey() + ", result:" + result.getValue());
        }
        return new ProcessResult(true, "TestMapReduceJobProcessor.reduce");
    }
}