Hadoop est une plateforme de traitement de données distribuées, conçue pour gérer de grands volumes de données via des systèmes tels que HDFS et YARN. Elle se compose de divers composants comme le Namenode et les Datanodes pour le stockage, ainsi que MapReduce pour le traitement, tout en incluant des outils comme Pig et Hive pour le requêtage. Malgré ses avantages, Hadoop présente des limitations, notamment en matière de gestion des petits fichiers et de performances liées aux opération bloquantes.

1. Hadoop
LA STACK DE RÉFÉRENCE

2. Pourquoi
 Nous avons vu la différence entre les deux possibilités de scaling pour
traiter un gros volume de données
 Hadoop a été créé pour traiter un gros volume de données de manière
distribuée
 Doug Cutting travaille chez Google après être passé chez les meilleurs
(Excite, Apple, Xerox, …)
 Il a créé le projet de moteur de recherche Lucene (porté par Apache) (nous
en reparlerons)
 Le premier vrai projet Hadoop est né chez Yahoo (10 000 cœurs !, x10
aujourd’hui)
 Utilisé par Facebook avec 30 Po de données
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3. Les pilliers
 Architecturaux :
 Le stockage : HDFS
 La gestion des nœuds et des tâches : YARN
 Le stockage d’objets : Ozone
 Le Traitement : Map Reduce
 Plusieurs distributions plus ou moins open source
 Hortonworks
 Cloudera
 MapR
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4. 4

5. HDFS
 Système de stockage de fichiers (Filesystem)
 La manière dont une machine stocke ses fichiers
 Par exemple FAT32 et NTFS pour Windows, ext2, ext3 pour Linux.
 Il en existe un grand nombre en fonction des usages ou des constructeurs de
machines
 Il est :
 Distribué, c’est à dire réparti sur plusieurs machines
 Extensible : on peut l‘étendre à volonté en rajoutant des machines
 Portable : il n’est pas liée à un système d’exploitation
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6. Principes
 Stocke de très gros volumes
 Composés de gros fichiers
 Taille mini 64 Mo, à comparer aux 1ko de nos Pc’s
 Il abstrait l’architecture physique de stockage
 Vu par l’utilisateur comme un disque dur unique
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7. Architecture
 Deux composants principaux
 Le NameNode, qui sait ou sont rangés les fichiers et qui est unique
 Les DataNode, qui stockent des morceaux de fichiers et qui peuvent les
restituer
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8. Namenode
 Deux composants principaux
 Le NameNode, qui sait ou sont rangés les fichiers
 Semble à la FAT (File allocation Table) d’un disque dur
 Il gère l’espace de noms
 Il centralise la répartition des blocs de données dans le cluster
 Il est unique
 SPOF (Single Point Of Failure)
 On peut définir un NameNode secondaire, en cas de panne
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9. DataNode
 Stocke et restitue les blocs de données
 En Lecture :
 Le Namenode est interrogé pour localiser les blocs de données
 Pour chaque bloc, il dit quel DataNode est le plus apte (bande passante) à
fournir la réponse
 Réplication
 Permet d’assurer la haute disponibilité
 Périodiquement, les dataNodes indique quels blocs ils détiennent au
NameNode
 Si celui-ci estime que le donnée n’est pas présente dans assez de DataNode, il
met en route une réplication (par défaut trois réplications)
 Mécanisme qui ressemble (de loin) au RAID
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10. 10

11. 11

12. 12

13. Inconvénients
 Le NameNode est unique
 Il peut constituer un goulot d’étranglement si l’on accède à beaucoup de petits
fichiers (Hadoop n’est pas fait pour cela, il y a d’autres outils)
 Peut se contourner à l’aide des espaces de noms (NameSpace) qui peuvent être
servis par des NameNode différents
 C’est un SPOF (Single Point Of Failure), même si un basculement manuel vers
une copie est possible
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14. YARN (Yet Another Resource Negotiator)
 Une trousse à outils
 Pour gérer les ressources du cluster
 Pour planifier (Scheduling) des tâches (Jobs)
 Est devenu un système d’exploitation distribué
 Supprime la forte dépendance entre HDFS et MapReduce
 On peut dissocier le stockage de l’exploitation des données
 Permet par exemple :
 Des applications interactives
 Le traitement de flux de données
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15. YARN
 Resource Manager
 Gestionnaire de ressource global
 Accepte les tâches
 Les planifie
 Leur alloue des ressources
 Node Manager
 Surveille l’état des ressources et transmet au ResourceManager
 Containers de ressources
 Assigne les ressources allouées par le Node Manage à une application
 Autorise les applications opportunistes : elle se lancent quand des
ressources sont disponibles
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16. Ozone
 Stockage objet pour HDFS
 Permet de gérer un très grand nombre de petits fichiers
 Outrepasse une limitation classique de HDFS
 Permet de gérer des milliers de nœuds
 Base consistante
 Modèle RAFT (Reliable, Replicated, Redundant and Fault-Tolerant)
 Fiable
 Répliqué
 Redondant
 Tolérant à la panne
 Tests sur https://www.katacoda.com/
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17. Zookeeper
 Indispensable pour tous les outils Hadoop
 Peut être utilisé de manière indépendante de Hadoop
 Gestionnaire de configuration pour système distribués
 Haute disponibilité, services redondants
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18. Map Reduce
 Un Framework (cadre) de programmation
 Et donc une nouvelle manière de penser les choses
 Une architecture maitre – esclave
 Le système découpe les données pour distribuer les tâches
 On apporte le traitement là ou sont les données, et non l’inverse
 C’est un système tolérant à la panne
 La parallèlisation est cachée à l’utilisateur, il n’a pas à la gérer
 Le processus peut être récursif
 Il travaille en mémoire
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19. Map Reduce
 Découpe les tâches en deux opérations
 Map :
 On transforme chaque donnée en une autre
 Sur chaque nœud du cluster
 Reduce
 Le nœuds fond remonter leurs données vers le nœud parent
 Les données sont consolidées par le nœud parent pour fournir la (les) réponse(s)
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20. Map Reduce 20

21. Map
 Le nœud analyse, découpe et délègue
 Associe à un couple (clef, valeur) un autre couple (clef2, valeur2)
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Map( clef1, valeur1) -> list(clef2, valeur2)
Map (void * Document) {
int cles = 1;
foreach mot in document
Calcul(mot, cles);
}

22. Reduce
 Le nœud analyse, découpe et délègue
 Associe à un couple (clef, valeur) un autre couple (clef2, valeur2)
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Reduce( clef2, list(valeur2)) -> valeur3
Reduce(int clefs, Interator values) {
int result = 0;
foreach v in values
result += v;
}

23. MapReduce et ses limites
 Ne peut être utilisé que par des langages de bas niveau (pas de type SQL p.ex.)
 Pas de gestion des index, donc pertes de performances (les index ont été inventés pour
cela)
 Un seul flot de données
 un jeu de donnée en sortie
 Une seule donnée en sortie
 La tolérance aux pannes et la mise à l’échelle n’optimisent pas les entrées-sorties
 Map et Reduce sont des opérations bloquantes
 i.e. tous les Map() doivent être terminés pour lancer Reduce()
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24. Combiner
 On peut améliorer les choses en précalculant sur les nœuds
 P.ex. un maximum existe sur chaque nœud, il y est calculé puis envoyé à
reduce
 Cela permet de transférer moins de données
 Et de moins charger le nœud du reducer
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25. Pig
 Un langage pour faire du Map Reduce
 Inspiré de Java
 Peut être aussi utilisé en Python, Javascript, Ruby ou Groovy
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26. Pig : un exemple 26
input_lines = LOAD '/tmp/my-copy-of-all-pages-on-internet' AS (line:chararray);
-- Extract words from each line and put them into a pig bag
-- datatype, then flatten the bag to get one word on each
Row_words = FOREACH input_lines GENERATE FLATTEN((line)) AS word;
-- filter out any words that are just white spaces
filtered_words = FILTER words BY word MATCHES 'w+’;
-- create a group for each word
word_groups = GROUP filtered_words BY word;
-- count the entries in each group
word_count = FOREACH word_groups GENERATE (filtered_words) AS , group AS word;
-- order the records by count
ordered_word_count = ORDER word_count BY
DESC; STORE ordered_word_count INTO '/tmp/number-of-words-on-internet';

27. Hive
 Entrepôt de données
 Utilisateurs
 Développé par Facebook
 Utilisé par Netflix
 En place sur Amazon (un fork, c’est-à-dire Hive + des fonctionnalités ajoutées)
 Permet un requêtage par un langage proche de SQL (Hive Query Language)
 Fonctionnalité ACID
 Pas de transactions
 Indexation « faible »
 En interne, Hive traduit les requêtes
 en Graphe Orienté Acyclique (MapReduce ou Tez)
 En Jobs Spark
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28.  Permet d’utiliser Hadoop avec d’autres langages que Java (p.ex. Python)
 Il s’agit d’une API vers MapReduce
 Les interfaces se font à l’aide des entrés-sorties standard Un*x (stdin,
stdout)
 Parfaitement adapté à du traitement par ligne de chaines de caractères
 La sortie de map est un couple clef-valeur séparé par une tabulation
 Hadoop trie les valeurs par clef et les passe à reduce
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Hadoop streaming

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