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文檔簡介
23/26大數(shù)據(jù)平臺的海量數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)第一部分海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)概述 2第二部分分布式文件系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用 4第三部分分布式對象存儲技術(shù)原理 8第四部分Hadoop分布式文件系統(tǒng)架構(gòu) 12第五部分Ceph分布式存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15第六部分云存儲技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展 18第七部分大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)處理技術(shù)概述 20第八部分MapReduce分布式計(jì)算框架原理 23
第一部分海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)概述關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)分布式存儲系統(tǒng)
1.分布式存儲系統(tǒng)的基本原理:將數(shù)據(jù)分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上,每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲一部分?jǐn)?shù)據(jù)。
2.分布式存儲系統(tǒng)的優(yōu)勢:可擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高、成本低。
3.分布式存儲系統(tǒng)的挑戰(zhàn):數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)可用性、數(shù)據(jù)安全。
云存儲系統(tǒng)
1.云存儲系統(tǒng)的基本原理:將數(shù)據(jù)存儲在云計(jì)算平臺上,用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)。
2.云存儲系統(tǒng)的優(yōu)勢:可擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高、成本低、方便快捷。
3.云存儲系統(tǒng)的挑戰(zhàn):數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)隱私、數(shù)據(jù)可靠性。
NoSQL數(shù)據(jù)庫
1.NoSQL數(shù)據(jù)庫的基本原理:不使用傳統(tǒng)的SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言,而是使用其他數(shù)據(jù)模型來管理數(shù)據(jù)。
2.NoSQL數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢:可擴(kuò)展性強(qiáng)、性能高、成本低。
3.NoSQL數(shù)據(jù)庫的挑戰(zhàn):數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)可靠性。
大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)
1.大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的基本原理:使用各種技術(shù)和工具從大數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息。
2.大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的優(yōu)勢:可以發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和趨勢、幫助企業(yè)做出更好的決策。
3.大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的挑戰(zhàn):數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)復(fù)雜、數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)可靠性。
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)
1.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的基本原理:從大數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息。
2.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可用于以下應(yīng)用:客戶關(guān)系管理、市場分析、欺詐檢測、科學(xué)研究。
3.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的挑戰(zhàn):數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)復(fù)雜、數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)可靠性。
機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)
1.機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的基本原理:利用算法和數(shù)據(jù)來訓(xùn)練機(jī)器,使機(jī)器能夠在沒有明確編程的情況下執(zhí)行特定任務(wù)。
2.機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可用于以下應(yīng)用:圖像識別、自然語言處理、語音識別、機(jī)器翻譯。
3.機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的挑戰(zhàn):數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)復(fù)雜、數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)可靠性。#海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)概述
1.分布式文件系統(tǒng)
#1.1HDFS
HDFS是Hadoop分布式文件系統(tǒng),是一個(gè)高度可靠、高容錯(cuò)的分布式文件系統(tǒng)。它是一種基于塊(Block)的文件系統(tǒng),數(shù)據(jù)被分割成固定大小的塊(默認(rèn)128MB),存儲在集群節(jié)點(diǎn)上。HDFS復(fù)制數(shù)據(jù)以提供數(shù)據(jù)可靠性,默認(rèn)情況下,數(shù)據(jù)塊在三個(gè)節(jié)點(diǎn)上復(fù)制,保證即使節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障,數(shù)據(jù)也不會丟失。
#1.2GlusterFS
GlusterFS是一個(gè)開源的分布式文件系統(tǒng),它可以提供高性能、高可用性和可擴(kuò)展性。GlusterFS使用一種稱為磚(brick)的存儲單位來管理數(shù)據(jù),磚可以是本地磁盤、網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備或?qū)ο蟠鎯Ψ?wù)。與HDFS一樣,GlusterFS復(fù)制數(shù)據(jù)以提供數(shù)據(jù)可靠性。
2.分布式數(shù)據(jù)庫
#2.1HBase
HBase是一個(gè)開源的分布式數(shù)據(jù)庫,它基于HadoopHDFS,專為大數(shù)據(jù)存儲而設(shè)計(jì)。HBase使用一種稱為列族的概念來組織數(shù)據(jù),列族可以包含任意數(shù)量的列。HBase支持快速隨機(jī)讀寫操作,因此非常適合處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
#2.2Cassandra
Cassandra是一個(gè)開源的分布式數(shù)據(jù)庫,它也是專為大數(shù)據(jù)存儲而設(shè)計(jì)。Cassandra使用一種稱為鍵空間(Keyspace)的概念來組織數(shù)據(jù),鍵空間可以包含任意數(shù)量的列族。Cassandra支持快速隨機(jī)讀寫操作,并提供高可用性和可擴(kuò)展性。
3.對象存儲
#3.1AmazonS3
AmazonS3是亞馬遜云計(jì)算服務(wù)提供的對象存儲服務(wù)。S3提供了一個(gè)簡單、可靠和可擴(kuò)展的方式來存儲和訪問數(shù)據(jù)。S3使用一種稱為桶(Bucket)的概念來組織數(shù)據(jù),桶可以包含任意數(shù)量的對象。S3支持多種存儲類,包括標(biāo)準(zhǔn)、低頻訪問和存檔,以滿足不同類型數(shù)據(jù)的存儲需求。
#3.2GoogleCloudStorage
GoogleCloudStorage是谷歌云計(jì)算服務(wù)提供的一個(gè)對象存儲服務(wù)。GoogleCloudStorage與AmazonS3非常相似,它也提供了一個(gè)簡單、可靠和可擴(kuò)展的方式來存儲和訪問數(shù)據(jù)。GoogleCloudStorage使用一種稱為存儲桶(Bucket)的概念來組織數(shù)據(jù),存儲桶可以包含任意數(shù)量的對象。GoogleCloudStorage支持多種存儲類,包括標(biāo)準(zhǔn)、低頻訪問和冷線存儲,以滿足不同類型數(shù)據(jù)的存儲需求。第二部分分布式文件系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【分布式文件系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用】:
1.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)是一種在多臺服務(wù)器上分散存儲文件數(shù)據(jù)的技術(shù),它可以有效地解決大數(shù)據(jù)平臺中海量數(shù)據(jù)的存儲與處理問題。
2.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)可以提高數(shù)據(jù)訪問速度,降低數(shù)據(jù)訪問延遲,并且可以提高數(shù)據(jù)可靠性和可用性。
3.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)易于擴(kuò)展,可以滿足大數(shù)據(jù)平臺中不斷增長的數(shù)據(jù)存儲需求。
【分布式文件系統(tǒng)技術(shù)分類】:
分布式文件系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用
分布式文件系統(tǒng)(DistributedFileSystem,DFS)是一種將數(shù)據(jù)存儲在多個(gè)獨(dú)立的存儲設(shè)備上,并通過網(wǎng)絡(luò)將這些存儲設(shè)備連接在一起,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和訪問的文件系統(tǒng)。DFS技術(shù)在海量數(shù)據(jù)存儲與處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,可以有效地解決數(shù)據(jù)存儲空間不足、數(shù)據(jù)訪問效率低下等問題。
1.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)的基本原理
DFS技術(shù)的基本原理是將數(shù)據(jù)文件劃分為多個(gè)塊(Block),并將這些塊存儲在不同的存儲設(shè)備上。當(dāng)用戶訪問數(shù)據(jù)文件時(shí),DFS會將數(shù)據(jù)文件劃分為多個(gè)塊,并從不同的存儲設(shè)備上讀取這些塊,然后將這些塊重新組合成完整的數(shù)據(jù)文件,并將其提供給用戶。DFS技術(shù)可以有效地提高數(shù)據(jù)訪問效率,因?yàn)楫?dāng)用戶訪問數(shù)據(jù)文件時(shí),DFS只需要從不同的存儲設(shè)備上讀取數(shù)據(jù)文件的相關(guān)塊,而不需要讀取整個(gè)數(shù)據(jù)文件。同時(shí),分布式文件系統(tǒng)技術(shù)的抗災(zāi)性更強(qiáng),因?yàn)楫?dāng)某一個(gè)存儲設(shè)備發(fā)生故障時(shí),DFS仍然可以從其他存儲設(shè)備上讀取數(shù)據(jù)文件。
2.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)的主要特點(diǎn)
分布式文件系統(tǒng)技術(shù)的主要特點(diǎn)包括:
*數(shù)據(jù)存儲分散性:數(shù)據(jù)存儲在多個(gè)存儲設(shè)備上,而不是集中存儲在一個(gè)存儲設(shè)備上。
*數(shù)據(jù)訪問透明性:用戶訪問數(shù)據(jù)文件時(shí),不需要關(guān)心數(shù)據(jù)文件的具體存儲位置。DFS會自動將數(shù)據(jù)文件劃分為多個(gè)塊,并從不同的存儲設(shè)備上讀取這些塊,然后將這些塊重新組合成完整的數(shù)據(jù)文件,并將其提供給用戶。
*數(shù)據(jù)容錯(cuò)性:當(dāng)某一個(gè)存儲設(shè)備發(fā)生故障時(shí),DFS仍然可以從其他存儲設(shè)備上讀取數(shù)據(jù)文件。
*數(shù)據(jù)并發(fā)訪問性:DFS可以支持多個(gè)用戶同時(shí)訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)文件。
*數(shù)據(jù)擴(kuò)展性:DFS可以通過增加存儲設(shè)備來擴(kuò)展存儲容量。
3.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)在海量數(shù)據(jù)存儲與處理領(lǐng)域的應(yīng)用
DFS技術(shù)在海量數(shù)據(jù)存儲與處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,主要應(yīng)用場景包括:
*大數(shù)據(jù)存儲:DFS可以為大數(shù)據(jù)存儲提供可靠、高效的存儲解決方案。
*數(shù)據(jù)備份:DFS可以為數(shù)據(jù)備份提供安全、可靠的備份解決方案。
*數(shù)據(jù)歸檔:DFS可以為數(shù)據(jù)歸檔提供長期、可靠的存儲解決方案。
*數(shù)據(jù)共享:DFS可以為數(shù)據(jù)共享提供安全、高效的數(shù)據(jù)共享解決方案。
*數(shù)據(jù)分析:DFS可以為數(shù)據(jù)分析提供高效的數(shù)據(jù)訪問和處理解決方案。
4.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢
DFS技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包括:
*向更加分布式化方向發(fā)展:DFS將會變得更加分布式,以便更好地滿足海量數(shù)據(jù)存儲與處理的需求。
*向更加彈性化方向發(fā)展:DFS將會變得更加彈性化,以便更好地適應(yīng)不斷變化的數(shù)據(jù)存儲與處理需求。
*向更加智能化方向發(fā)展:DFS將會變得更加智能化,以便更好地滿足用戶的數(shù)據(jù)存儲與處理需求。
5.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)的主要挑戰(zhàn)
DFS技術(shù)在海量數(shù)據(jù)存儲與處理領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)包括:
*數(shù)據(jù)一致性挑戰(zhàn):DFS需要保證數(shù)據(jù)的一致性,即當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)文件時(shí),數(shù)據(jù)文件的內(nèi)容必須保持一致。
*數(shù)據(jù)安全性挑戰(zhàn):DFS需要保證數(shù)據(jù)的安全性,即未經(jīng)授權(quán)的用戶無法訪問數(shù)據(jù)文件。
*數(shù)據(jù)性能挑戰(zhàn):DFS需要保證數(shù)據(jù)的性能,即用戶訪問數(shù)據(jù)文件時(shí),數(shù)據(jù)文件的訪問速度必須足夠快。
*數(shù)據(jù)管理挑戰(zhàn):DFS需要提供友好的數(shù)據(jù)管理界面,以便用戶能夠方便地管理數(shù)據(jù)文件。
6.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)的主要廠商
DFS技術(shù)的主要廠商包括:
*Cloudera:Cloudera是全球領(lǐng)先的大數(shù)據(jù)管理軟件和服務(wù)提供商,其旗艦產(chǎn)品HadoopDistributedFileSystem(HDFS)是世界上最受歡迎的DFS之一。
*Hortonworks:Hortonworks是全球領(lǐng)先的大數(shù)據(jù)管理軟件和服務(wù)提供商,其旗艦產(chǎn)品HortonworksDataPlatform(HDP)集成了多種開源DFS技術(shù),包括HDFS、ApacheYARN和ApacheMesos。
*MapR:MapR是全球領(lǐng)先的大數(shù)據(jù)管理軟件和服務(wù)提供商,其旗艦產(chǎn)品MapRDataPlatform(MDP)是世界上最受歡迎的商業(yè)DFS之一。
7.分布式文件系統(tǒng)技術(shù)的研究熱點(diǎn)
DFS技術(shù)的研究熱點(diǎn)主要包括:
*數(shù)據(jù)一致性:如何保證數(shù)據(jù)的一致性,是DFS技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。
*數(shù)據(jù)安全性:如何保證數(shù)據(jù)的安全性,是DFS技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。
*數(shù)據(jù)性能:如何提高數(shù)據(jù)的性能,是DFS技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。
*數(shù)據(jù)管理:如何提供友好的數(shù)據(jù)管理界面,以便用戶能夠方便地管理數(shù)據(jù)文件,是DFS技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。第三部分分布式對象存儲技術(shù)原理關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)分布式文件系統(tǒng)
1.分布式文件系統(tǒng)將文件拆分成多個(gè)塊,并存儲在不同的存儲節(jié)點(diǎn)上,通過元數(shù)據(jù)服務(wù)器來管理文件塊的位置信息和訪問權(quán)限。
2.分布式文件系統(tǒng)采用冗余存儲機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的可靠性,當(dāng)某個(gè)存儲節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),系統(tǒng)可以從其他存儲節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)。
3.分布式文件系統(tǒng)通常具有高吞吐量和低延遲的特點(diǎn),可以滿足大數(shù)據(jù)平臺海量數(shù)據(jù)存儲和處理的需求。
分布式對象存儲技術(shù)
1.分布式對象存儲技術(shù)將數(shù)據(jù)存儲為對象,對象可以是文件、圖片、視頻等任意類型的數(shù)據(jù),每個(gè)對象都有一個(gè)唯一的標(biāo)識符。
2.分布式對象存儲系統(tǒng)通常采用扁平的存儲結(jié)構(gòu),將對象直接存儲在存儲節(jié)點(diǎn)上,而元數(shù)據(jù)信息則存儲在獨(dú)立的元數(shù)據(jù)服務(wù)器上。
3.分布式對象存儲技術(shù)具有高擴(kuò)展性、高可用性和低成本的特點(diǎn),非常適合存儲大數(shù)據(jù)平臺的海量數(shù)據(jù)。
分布式塊存儲技術(shù)
1.分布式塊存儲技術(shù)將數(shù)據(jù)存儲為塊,塊的大小通常為幾兆字節(jié)到幾百兆字節(jié),每個(gè)塊都有一個(gè)唯一的標(biāo)識符。
2.分布式塊存儲系統(tǒng)通常采用RAID技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的可靠性,當(dāng)某個(gè)存儲節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),系統(tǒng)可以從其他存儲節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)。
3.分布式塊存儲技術(shù)具有高性能、高可靠性和高可擴(kuò)展性的特點(diǎn),非常適合存儲大數(shù)據(jù)平臺的海量數(shù)據(jù)。
分布式鍵值存儲技術(shù)
1.分布式鍵值存儲技術(shù)將數(shù)據(jù)存儲為鍵值對,鍵和值都是字符串,鍵是唯一的,值可以是任意類型的數(shù)據(jù)。
2.分布式鍵值存儲系統(tǒng)通常采用哈希表來存儲數(shù)據(jù),當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí),系統(tǒng)可以通過哈希算法快速找到對應(yīng)的鍵值對。
3.分布式鍵值存儲技術(shù)具有高性能、高擴(kuò)展性和低成本的特點(diǎn),非常適合存儲大數(shù)據(jù)平臺的海量數(shù)據(jù)。
分布式寬列存儲技術(shù)
1.分布式寬列存儲技術(shù)將數(shù)據(jù)存儲為行和列,每一行代表一個(gè)實(shí)體,每一列代表實(shí)體的一個(gè)屬性,每個(gè)單元格存儲的是實(shí)體的屬性值。
2.分布式寬列存儲系統(tǒng)通常采用LSM樹來存儲數(shù)據(jù),LSM樹可以高效地處理寫入操作,同時(shí)保證數(shù)據(jù)的有序性。
3.分布式寬列存儲技術(shù)具有高性能、高擴(kuò)展性和高可用性的特點(diǎn),非常適合存儲大數(shù)據(jù)平臺的海量數(shù)據(jù)。
分布式時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫技術(shù)
1.分布式時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫技術(shù)將數(shù)據(jù)存儲為時(shí)序數(shù)據(jù),時(shí)序數(shù)據(jù)是指隨著時(shí)間變化而產(chǎn)生的數(shù)據(jù),如傳感器數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)等。
2.分布式時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用專門的存儲引擎來存儲時(shí)序數(shù)據(jù),這些存儲引擎可以高效地處理時(shí)序數(shù)據(jù)寫入和查詢操作。
3.分布式時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫技術(shù)具有高性能、高擴(kuò)展性和高可用性的特點(diǎn),非常適合存儲大數(shù)據(jù)平臺的海量時(shí)序數(shù)據(jù)。#分布式對象存儲技術(shù)原理
1.概述
分布式對象存儲技術(shù)是一種將數(shù)據(jù)分散存儲在多個(gè)物理存儲設(shè)備上的存儲技術(shù)。它具有存儲容量大、可靠性高、可擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于大數(shù)據(jù)平臺、云計(jì)算平臺等領(lǐng)域。
2.基本原理
分布式對象存儲技術(shù)的基本原理是將數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)塊或?qū)ο?,并將這些塊或?qū)ο蠓稚⒋鎯υ诙鄠€(gè)物理存儲設(shè)備上。每個(gè)塊或?qū)ο蠖加幸粋€(gè)唯一的標(biāo)識,可以用來定位和訪問數(shù)據(jù)。分布式對象存儲系統(tǒng)通常采用冗余存儲機(jī)制,即同一塊或?qū)ο髸淮鎯υ诙鄠€(gè)物理存儲設(shè)備上,以提高數(shù)據(jù)的可靠性。
3.核心技術(shù)
分布式對象存儲技術(shù)的核心技術(shù)包括:
*數(shù)據(jù)分塊技術(shù):將數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)塊或?qū)ο?,并為每個(gè)塊或?qū)ο蠓峙湟粋€(gè)唯一的標(biāo)識。
*數(shù)據(jù)分布技術(shù):將數(shù)據(jù)塊或?qū)ο蠓稚⒋鎯υ诙鄠€(gè)物理存儲設(shè)備上,以提高存儲容量和可靠性。
*數(shù)據(jù)冗余技術(shù):同一塊或?qū)ο髸淮鎯υ诙鄠€(gè)物理存儲設(shè)備上,以提高數(shù)據(jù)的可靠性。
*數(shù)據(jù)訪問技術(shù):通過塊或?qū)ο蟮奈ㄒ粯?biāo)識來定位和訪問數(shù)據(jù)。
*數(shù)據(jù)管理技術(shù):對分布式對象存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,包括數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)、遷移等。
4.應(yīng)用場景
分布式對象存儲技術(shù)廣泛應(yīng)用于以下場景:
*大數(shù)據(jù)平臺:分布式對象存儲系統(tǒng)可以為大數(shù)據(jù)平臺提供海量數(shù)據(jù)的存儲和處理能力。
*云計(jì)算平臺:分布式對象存儲系統(tǒng)可以為云計(jì)算平臺提供存儲服務(wù),滿足云計(jì)算平臺對存儲容量、可靠性和可擴(kuò)展性的需求。
*媒體和娛樂行業(yè):分布式對象存儲系統(tǒng)可以為媒體和娛樂行業(yè)提供視頻、音頻等多媒體數(shù)據(jù)的存儲和分發(fā)服務(wù)。
*制造業(yè):分布式對象存儲系統(tǒng)可以為制造業(yè)提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程等數(shù)據(jù)的存儲和管理服務(wù)。
*金融行業(yè):分布式對象存儲系統(tǒng)可以為金融行業(yè)提供交易數(shù)據(jù)、客戶數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的存儲和管理服務(wù)。
5.發(fā)展趨勢
分布式對象存儲技術(shù)的發(fā)展趨勢包括:
*向云原生演進(jìn):分布式對象存儲系統(tǒng)將向云原生架構(gòu)演進(jìn),以更好地滿足云計(jì)算平臺的需求。
*向邊緣計(jì)算擴(kuò)展:分布式對象存儲系統(tǒng)將向邊緣計(jì)算領(lǐng)域擴(kuò)展,以滿足邊緣計(jì)算場景對存儲的需求。
*與人工智能技術(shù)的結(jié)合:分布式對象存儲系統(tǒng)將與人工智能技術(shù)結(jié)合,以提高數(shù)據(jù)管理和訪問的效率。
*向軟件定義存儲演進(jìn):分布式對象存儲系統(tǒng)將向軟件定義存儲(SDS)架構(gòu)演進(jìn),以提高存儲系統(tǒng)的靈活性、可擴(kuò)展性和可管理性。第四部分Hadoop分布式文件系統(tǒng)架構(gòu)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)Hadoop分布式文件系統(tǒng)架構(gòu)
1.基本概念:
-Hadoop分布式文件系統(tǒng)(HDFS)是一個(gè)分布式文件系統(tǒng),旨在為大數(shù)據(jù)應(yīng)用程序提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問。
-HDFS通過將文件分成塊(通常為128MB)并存儲在集群中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)上來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分布。
-HDFS還使用復(fù)制來確保數(shù)據(jù)的可靠性,默認(rèn)情況下,每個(gè)塊都會在集群中的三個(gè)不同節(jié)點(diǎn)上存儲一份副本。
2.體系結(jié)構(gòu):
-HDFS由以下組件組成:
-NameNode:管理文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的中央服務(wù)器
-DataNode:存儲塊數(shù)據(jù)的服務(wù)器
-Client:與HDFS交互以存儲和檢索數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序
-客戶端應(yīng)用程序與NameNode通信以獲取文件的元數(shù)據(jù),如文件的位置和塊大小。
-然后,客戶端應(yīng)用程序直接與DataNode通信以存儲或檢索數(shù)據(jù)塊。
HDFS的數(shù)據(jù)存儲
1.存儲格式:
-HDFS將文件分成塊,每個(gè)塊的大小通常為128MB。
-每個(gè)塊都存儲在集群中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)上,默認(rèn)情況下,每個(gè)塊都會存儲三個(gè)副本。
-HDFS使用滾動校驗(yàn)和來確保數(shù)據(jù)的完整性。
2.數(shù)據(jù)分布:
-HDFS使用一致性哈希算法來確定每個(gè)塊應(yīng)存儲在哪些節(jié)點(diǎn)上。
-一致性哈希算法確保每個(gè)塊都被均勻地分布在集群中的所有節(jié)點(diǎn)上。
-這有助于提高HDFS的性能和可靠性。
3.數(shù)據(jù)復(fù)制:
-HDFS使用復(fù)制來確保數(shù)據(jù)的可靠性。
-默認(rèn)情況下,每個(gè)塊都會在集群中的三個(gè)不同節(jié)點(diǎn)上存儲一份副本。
-這意味著即使一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障,數(shù)據(jù)也不會丟失。
-HDFS還可以配置為使用不同的副本因子,這可以根據(jù)特定應(yīng)用程序的需求進(jìn)行調(diào)整。#Hadoop分布式文件系統(tǒng)架構(gòu)
Hadoop分布式文件系統(tǒng)(HDFS)是ApacheHadoop項(xiàng)目中的一個(gè)子項(xiàng)目,是一個(gè)分布式文件系統(tǒng),用于存儲和處理海量數(shù)據(jù)。HDFS的架構(gòu)旨在實(shí)現(xiàn)高吞吐量和容錯(cuò)性,同時(shí)提供易于使用的接口。
1.HDFS體系結(jié)構(gòu)
HDFS是一個(gè)主從結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng),它由一個(gè)NameNode和多個(gè)DataNode組成。NameNode是HDFS的中央管理節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)管理文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù),包括文件和目錄的名稱、位置和權(quán)限等信息。DataNode是HDFS的數(shù)據(jù)存儲節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)存儲和管理文件數(shù)據(jù)。
2.NameNode
NameNode是HDFS的核心組件,負(fù)責(zé)管理文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)。NameNode將元數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中,并通過心跳機(jī)制與DataNode進(jìn)行通信,以確保元數(shù)據(jù)的一致性。當(dāng)客戶端向HDFS寫入數(shù)據(jù)時(shí),NameNode會將數(shù)據(jù)塊分配給不同的DataNode,并記錄數(shù)據(jù)塊的位置。當(dāng)客戶端讀取數(shù)據(jù)時(shí),NameNode會將數(shù)據(jù)塊的位置返回給客戶端,客戶端可以直接從DataNode讀取數(shù)據(jù)。
3.DataNode
DataNode是HDFS的數(shù)據(jù)存儲節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)存儲和管理文件數(shù)據(jù)。DataNode將數(shù)據(jù)塊存儲在本地磁盤上,并定期向NameNode發(fā)送心跳消息,以表明自己還處于活動狀態(tài)。當(dāng)NameNode將數(shù)據(jù)塊分配給DataNode后,DataNode會將數(shù)據(jù)塊從客戶端接收并存儲到本地磁盤。當(dāng)客戶端讀取數(shù)據(jù)時(shí),DataNode會將數(shù)據(jù)塊從本地磁盤讀取并發(fā)送給客戶端。
4.HDFS數(shù)據(jù)塊
HDFS將文件分成固定大小的數(shù)據(jù)塊,默認(rèn)情況下,數(shù)據(jù)塊的大小為128MB。數(shù)據(jù)塊是HDFS存儲和管理數(shù)據(jù)的基本單位。當(dāng)客戶端向HDFS寫入數(shù)據(jù)時(shí),NameNode會將數(shù)據(jù)塊分配給不同的DataNode,并記錄數(shù)據(jù)塊的位置。
5.HDFS副本機(jī)制
HDFS采用副本機(jī)制來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余和容錯(cuò)性。副本機(jī)制是指將每個(gè)數(shù)據(jù)塊存儲在多個(gè)DataNode上。當(dāng)某個(gè)DataNode發(fā)生故障時(shí),客戶端可以通過其他DataNode上的副本恢復(fù)數(shù)據(jù)。默認(rèn)情況下,HDFS的副本數(shù)量為3,即每個(gè)數(shù)據(jù)塊存儲在3個(gè)DataNode上。
6.HDFS容錯(cuò)機(jī)制
HDFS采用多種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)性,包括副本機(jī)制、心跳機(jī)制和塊校驗(yàn)機(jī)制。副本機(jī)制可以確保數(shù)據(jù)即使在某個(gè)DataNode發(fā)生故障的情況下仍然可以訪問。心跳機(jī)制可以確保NameNode能夠及時(shí)檢測到DataNode的故障,并重新分配數(shù)據(jù)塊。塊校驗(yàn)機(jī)制可以確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不會發(fā)生錯(cuò)誤。
7.HDFS的優(yōu)點(diǎn)
HDFS具有以下優(yōu)點(diǎn):
*高吞吐量:HDFS可以支持高吞吐量的讀寫操作,適用于處理海量數(shù)據(jù)。
*容錯(cuò)性強(qiáng):HDFS采用副本機(jī)制和心跳機(jī)制,可以確保數(shù)據(jù)即使在多個(gè)DataNode發(fā)生故障的情況下仍然可以訪問。
*可擴(kuò)展性好:HDFS可以輕松擴(kuò)展,以適應(yīng)不斷增長的數(shù)據(jù)量。
*易于使用:HDFS提供易于使用的接口,可以方便地存儲和處理數(shù)據(jù)。
8.HDFS的缺點(diǎn)
HDFS也存在一些缺點(diǎn),包括:
*低延遲:HDFS的延遲較高,不適合處理需要快速響應(yīng)的應(yīng)用程序。
*不適合處理小文件:HDFS不適合處理小文件,因?yàn)樾∥募拇鎯凸芾黹_銷較高。
*不支持并發(fā)寫入:HDFS不支持并發(fā)寫入,如果多個(gè)客戶端同時(shí)向同一個(gè)文件寫入數(shù)據(jù),可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞。第五部分Ceph分布式存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【Ceph存儲系統(tǒng)架構(gòu)】:
1.Ceph存儲系統(tǒng)采用分布式存儲架構(gòu),由存儲節(jié)點(diǎn)、管理節(jié)點(diǎn)和元數(shù)據(jù)服務(wù)器組成。
2.存儲節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲和維護(hù)數(shù)據(jù)副本,管理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)管理存儲節(jié)點(diǎn)和元數(shù)據(jù)服務(wù)器,元數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲和管理元數(shù)據(jù)。
3.Ceph存儲系統(tǒng)通過RADOS網(wǎng)關(guān)與外部應(yīng)用系統(tǒng)通信,RADOS網(wǎng)關(guān)將應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)請求轉(zhuǎn)發(fā)給存儲節(jié)點(diǎn)。
【Ceph存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方案】:
#Ceph分布式存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.概述
Ceph是一個(gè)分布式存儲系統(tǒng),它使用一種稱為“RADOS(ReliableAutonomicDistributedObjectStore)”的對象存儲模型。RADOS將數(shù)據(jù)存儲在稱為“對象”的塊中,這些對象通過一組稱為“monitors”的服務(wù)器進(jìn)行管理。monitors負(fù)責(zé)跟蹤集群中的所有對象,并確保數(shù)據(jù)被可靠地存儲和復(fù)制。
Ceph集群由一組稱為“OSD(ObjectStorageDevices)”的服務(wù)器組成。OSD服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)對象,并負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)復(fù)制到其他OSD服務(wù)器上。Ceph使用一種稱為“CRUSH(ControlledReplicationUnderScalableHashing)”的算法來確定數(shù)據(jù)應(yīng)該存儲在哪些OSD服務(wù)器上。CRUSH算法可以確保數(shù)據(jù)被均勻地分布在所有OSD服務(wù)器上,并且在任何OSD服務(wù)器發(fā)生故障時(shí),數(shù)據(jù)仍然可以從其他OSD服務(wù)器上訪問。
2.架構(gòu)
Ceph集群由以下組件組成:
*CephMonitor:Ceph集群的管理節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)管理集群中的所有對象和OSD服務(wù)器。
*CephOSD:Ceph集群的數(shù)據(jù)存儲節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)對象和將數(shù)據(jù)復(fù)制到其他OSD服務(wù)器上。
*CephClient:Ceph集群的客戶端,負(fù)責(zé)向Ceph集群發(fā)送讀寫請求。
Ceph集群中的所有組件都是對等的,沒有單點(diǎn)故障。如果任何組件發(fā)生故障,集群仍然可以繼續(xù)運(yùn)行。
3.特點(diǎn)
Ceph具有以下特點(diǎn):
*可擴(kuò)展性:Ceph集群可以輕松地?cái)U(kuò)展到數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn),并且可以存儲數(shù)PB的數(shù)據(jù)。
*可靠性:Ceph集群使用一種稱為“RADOS(ReliableAutonomicDistributedObjectStore)”的對象存儲模型,該模型可以確保數(shù)據(jù)被可靠地存儲和復(fù)制。
*高性能:Ceph集群可以提供非常高的讀寫性能,因?yàn)樗褂昧艘环N稱為“CRUSH(ControlledReplicationUnderScalableHashing)”的算法來確定數(shù)據(jù)應(yīng)該存儲在哪些OSD服務(wù)器上。CRUSH算法可以確保數(shù)據(jù)被均勻地分布在所有OSD服務(wù)器上,并且在任何OSD服務(wù)器發(fā)生故障時(shí),數(shù)據(jù)仍然可以從其他OSD服務(wù)器上訪問。
*低成本:Ceph是一個(gè)開源軟件,它可以免費(fèi)使用。此外,Ceph集群可以運(yùn)行在廉價(jià)的硬件上,因此它的成本非常低。
4.應(yīng)用場景
Ceph可用于各種應(yīng)用場景,包括:
*云存儲:Ceph可以用于構(gòu)建云存儲平臺。
*大數(shù)據(jù)存儲:Ceph可以用于存儲大數(shù)據(jù)。
*媒體存儲:Ceph可以用于存儲媒體文件。
*備份存儲:Ceph可以用于備份數(shù)據(jù)。
*歸檔存儲:Ceph可以用于歸檔數(shù)據(jù)。
5.總結(jié)
Ceph是一個(gè)可擴(kuò)展、可靠、高性能、低成本的分布式存儲系統(tǒng)。它可以用于各種應(yīng)用場景,包括云存儲、大數(shù)據(jù)存儲、媒體存儲、備份存儲和歸檔存儲。第六部分云存儲技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【云存儲技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展】:
1.云存儲技術(shù)應(yīng)用于海量數(shù)據(jù)的存儲處理。
2.云存儲技術(shù)降低了存儲成本,提高了數(shù)據(jù)訪問速度。
3.云存儲技術(shù)可以提供彈性擴(kuò)展、數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)等功能。
【云存儲服務(wù)的類型】:
云存儲技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展
云存儲技術(shù)作為一種新型的數(shù)據(jù)存儲方式,憑借其強(qiáng)大的存儲能力、靈活性、高可靠性和低成本等優(yōu)勢,在大數(shù)據(jù)平臺的海量數(shù)據(jù)存儲與處理中發(fā)揮著越來越重要的作用。
#1.云存儲技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
云存儲技術(shù)在各行各業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用,包括:
-企業(yè)數(shù)據(jù)存儲:企業(yè)可以使用云存儲服務(wù)來存儲其業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),如財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、客戶信息、產(chǎn)品信息等。云存儲服務(wù)可以提供可靠的數(shù)據(jù)存儲和備份,并支持?jǐn)?shù)據(jù)的快速訪問和共享。
-網(wǎng)站和應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲:網(wǎng)站和應(yīng)用開發(fā)者可以使用云存儲服務(wù)來存儲其網(wǎng)站和應(yīng)用的數(shù)據(jù),如用戶數(shù)據(jù)、內(nèi)容數(shù)據(jù)、媒體數(shù)據(jù)等。云存儲服務(wù)可以提供高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸能力,并支持?jǐn)?shù)據(jù)的快速訪問和共享。
-媒體和娛樂數(shù)據(jù)存儲:媒體和娛樂公司可以使用云存儲服務(wù)來存儲其媒體內(nèi)容,如視頻、音頻、圖片等。云存儲服務(wù)可以提供可靠的數(shù)據(jù)存儲和備份,并支持?jǐn)?shù)據(jù)的快速訪問和共享。
-科學(xué)研究數(shù)據(jù)存儲:科研機(jī)構(gòu)可以使用云存儲服務(wù)來存儲其科研數(shù)據(jù),如實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)、觀測數(shù)據(jù)等。云存儲服務(wù)可以提供可靠的數(shù)據(jù)存儲和備份,并支持?jǐn)?shù)據(jù)的快速訪問和共享。
-政府?dāng)?shù)據(jù)存儲:政府機(jī)構(gòu)可以使用云存儲服務(wù)來存儲其政府?dāng)?shù)據(jù),如公民信息、稅收數(shù)據(jù)、公共服務(wù)數(shù)據(jù)等。云存儲服務(wù)可以提供可靠的數(shù)據(jù)存儲和備份,并支持?jǐn)?shù)據(jù)的快速訪問和共享。
#2.云存儲技術(shù)的發(fā)展趨勢
云存儲技術(shù)正在快速發(fā)展,并呈現(xiàn)出以下幾個(gè)發(fā)展趨勢:
-云存儲服務(wù)的多樣化:云存儲服務(wù)提供商正在提供越來越多樣化的云存儲服務(wù),以滿足不同用戶的需求。這些服務(wù)包括對象存儲、塊存儲、文件存儲、備份存儲、歸檔存儲等。
-云存儲成本的降低:隨著云存儲技術(shù)的成熟和競爭的加劇,云存儲成本正在不斷降低。這使得云存儲服務(wù)對更多的用戶來說變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
-云存儲性能的提升:隨著云存儲技術(shù)的進(jìn)步,云存儲服務(wù)的性能正在不斷提升。這包括數(shù)據(jù)傳輸速度的提高、數(shù)據(jù)訪問延遲的降低、數(shù)據(jù)可靠性的增強(qiáng)等。
-云存儲安全的增強(qiáng):云存儲服務(wù)提供商正在不斷增強(qiáng)其云存儲服務(wù)的安全性。這些措施包括數(shù)據(jù)加密、訪問控制、入侵檢測、安全審計(jì)等。
-云存儲與大數(shù)據(jù)技術(shù)的融合:云存儲技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)正在融合,形成新的數(shù)據(jù)管理模式。這種模式可以幫助用戶更有效地存儲、管理和分析大數(shù)據(jù)。
總體而言,云存儲技術(shù)正在快速發(fā)展,并呈現(xiàn)出多樣化、低成本、高性能、高安全性和和大數(shù)據(jù)融合等發(fā)展趨勢。這些趨勢將推動云存儲技術(shù)在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用,并成為構(gòu)建下一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)之一。第七部分大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)處理技術(shù)概述關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【分布式文件系統(tǒng)】:
1.大數(shù)據(jù)平臺常用的分布式文件系統(tǒng)有Hadoop分布式文件系統(tǒng)(HDFS)、全球文件系統(tǒng)(GFS)和Ceph分布式存儲系統(tǒng)等。
2.HDFS是一個(gè)高度容錯(cuò)的分布式文件系統(tǒng),它將文件存儲在集群的多個(gè)節(jié)點(diǎn)上,并通過副本機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的可靠性。
3.GFS是Google開發(fā)的分布式文件系統(tǒng),它采用了日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)(LFS)設(shè)計(jì),具有高性能和高可靠性的特點(diǎn)。
【分布式計(jì)算框架】:
一、數(shù)據(jù)處理技術(shù)概述
大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要包含數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)挖掘五個(gè)方面。
1.數(shù)據(jù)清洗
數(shù)據(jù)清洗是數(shù)據(jù)處理過程的第一步,主要目的是去除數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤和不一致。數(shù)據(jù)清洗技術(shù)包括:
*數(shù)據(jù)驗(yàn)證:檢查數(shù)據(jù)是否符合預(yù)定義的規(guī)則或約束。
*數(shù)據(jù)去重:識別和刪除重復(fù)的數(shù)據(jù)。
*數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化:將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一致的格式。
*數(shù)據(jù)補(bǔ)全:用估計(jì)值或其他方法填充缺失的數(shù)據(jù)。
2.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指將數(shù)據(jù)從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式的過程。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)包括:
*數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換:將數(shù)據(jù)從一種數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)據(jù)類型。
*數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換:將數(shù)據(jù)從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式。
*數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換:將數(shù)據(jù)從一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為另一種結(jié)構(gòu)。
3.數(shù)據(jù)集成
數(shù)據(jù)集成是指將來自不同來源的數(shù)據(jù)組合在一起的過程。數(shù)據(jù)集成技術(shù)包括:
*數(shù)據(jù)抽取:從不同來源提取數(shù)據(jù)。
*數(shù)據(jù)清洗:對提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗。
*數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換:將提取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一致的格式。
*數(shù)據(jù)加載:將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)加載到目標(biāo)系統(tǒng)。
4.數(shù)據(jù)建模
數(shù)據(jù)建模是指創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型的過程,數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)的邏輯表示。數(shù)據(jù)建模技術(shù)包括:
*實(shí)體關(guān)系模型(ER模型):一種表示實(shí)體及其之間關(guān)系的模型。
*維度建模:一種用于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫的建模方法。
*星型模型:一種用于數(shù)據(jù)倉庫的特殊類型的維度模型。
*雪花模型:一種用于數(shù)據(jù)倉庫的特殊類型的維度模型。
5.數(shù)據(jù)挖掘
數(shù)據(jù)挖掘是指從數(shù)據(jù)中提取有用信息的知識發(fā)現(xiàn)過程。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)包括:
*關(guān)聯(lián)分析:發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中項(xiàng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
*聚類分析:將數(shù)據(jù)中的對象劃分為不同的組。
*分類分析:根據(jù)數(shù)據(jù)中的已知信息對新的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。
*回歸分析:建立數(shù)據(jù)中的變量之間的關(guān)系模型。
*決策樹分析:建立數(shù)據(jù)中的變量之間的決策樹模型。第八部分MapReduce分布式計(jì)算框架原理關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【MapReduce分布式計(jì)算框架原理】:
1.MapReduce是一種分布式計(jì)算模型,它將任務(wù)分解成許多相互獨(dú)立的小任務(wù),這些小任務(wù)可以在不同的計(jì)算機(jī)上同時(shí)執(zhí)行,從而提高計(jì)算效率。
2.MapReduce框架由兩個(gè)主要組件組成:Map和Reduce。Map組件負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分解成小塊,并對每塊數(shù)據(jù)應(yīng)用相同的函數(shù),產(chǎn)生中間結(jié)果;Reduce組件負(fù)責(zé)將中間結(jié)果匯總成最終結(jié)果。
3.MapReduce框架具有高容錯(cuò)性、高擴(kuò)展性、低成本的特點(diǎn),適用于處理海量數(shù)據(jù)存儲和處理任務(wù)。
【MapRedu
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