Hadoop File-Based Data Structures (一) SequencdFile 和 MapFile

Hadoop是一个开源的分布式计算框架，广泛应用于海量数据的处理和存储。在Hadoop中，文件是存储数据的基本单位。为了方便数据的存储和访问，Hadoop提供了一些文件格式和数据结构，如SequenceFile、MapFile、Avro等。本文将重点介绍Hadoop中的SequenceFile和MapFile。

### SequenceFile

SequenceFile是Hadoop中的二进制文件格式，用于存储序列化的键值对。它的设计初衷是为了解决Hadoop中的大文件问题。在Hadoop中，一个文件被分成若干个块（block）存储在不同的节点上，每个块的大小默认为128MB。如果一个小文件只占用了一小部分块，那么存储这个小文件的块会浪费很多空间。而使用SequenceFile可以将多个小文件合并成一个SequenceFile，从而节省存储空间。

SequenceFile支持三种压缩方式：无压缩、记录压缩和块压缩。无压缩是最简单的方式，将键值对直接写入文件中。记录压缩是将每个键值对压缩后再写入文件中，可以减少文件大小，但需要额外的CPU时间进行压缩和解压缩。块压缩是将多个键值对组成一个块，然后对整个块进行压缩，可以进一步减小文件大小，但也需要额外的CPU时间进行压缩和解压缩。

SequenceFile的读写可以使用Hadoop API或者MapReduce API进行操作。下面是一个使用Hadoop API写入SequenceFile的示例代码：

Configuration conf = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
Path path = new Path("/path/to/seqfile");
SequenceFile.Writer writer = SequenceFile.createWriter(fs, conf, path, Text.class, IntWritable.class);
try {
    writer.append(new Text("key1"), new IntWritable(1));
    writer.append(new Text("key2"), new IntWritable(2));
    writer.append(new Text("key3"), new IntWritable(3));
} finally {
    writer.close();
}

上面的代码创建了一个SequenceFile，并向其中写入了三个键值对。键的类型为Text，值的类型为IntWritable。

下面是一个使用Hadoop API读取SequenceFile的示例代码：

Configuration conf = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
Path path = new Path("/path/to/seqfile");
SequenceFile.Reader reader = new SequenceFile.Reader(fs, path, conf);
try {
    Text key = new Text();
    IntWritable value = new IntWritable();
    while (reader.next(key, value)) {
        System.out.println(key.toString() + ": " + value.get());
    }
} finally {
    reader.close();
}

上面的代码打开了一个SequenceFile，并循环读取其中的键值对并打印出来。

### MapFile

MapFile是Hadoop中的一种基于键的数据结构，用于快速查询和修改数据。它的设计思想是将多个小文件合并成一个大文件，并建立一个索引，方便快速访问数据。

MapFile由两部分组成：数据部分和索引部分。数据部分是一个SequenceFile，用于存储键值对。索引部分是一个B树，用于快速定位键对应的值的位置。当访问某个键对应的值时，MapFile会先在索引中查找键的位置，然后再在数据部分中读取对应的值。

MapFile支持以下几种操作：

- 写入数据：使用MapFile.Writer写入数据。
- 读取数据：使用MapFile.Reader读取数据。
- 修改数据：先删除旧数据，再写入新数据。
- 删除数据：使用MapFile.Writer删除数据。

下面是一个使用MapFile的示例代码：

Configuration conf = new Configuration();
FileSystem fs = FileSystem.get(conf);
Path path = new Path("/path/to/mapfile");
MapFile.Writer writer = new MapFile.Writer(conf, fs, path.toString(), Text.class, IntWritable.class);
try {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        writer.append(new Text("key" + i), new IntWritable(i));
    }
} finally {
    writer.close();
}
MapFile.Reader reader = new MapFile.Reader(fs, path.toString(), conf);
try {
    Text key = new Text("key10");
    IntWritable value = new IntWritable();
    reader.get(key, value);
    System.out.println(key.toString() + ": " + value.get());
} finally {
    reader.close();
}

上面的代码创建了一个MapFile，并向其中写入了100个键值对。键的类型为Text，值的类型为IntWritable。然后使用MapFile.Reader读取了键为"key10"的值，并打印出来。

总结一下，SequenceFile和MapFile都是Hadoop中常用的文件格式和数据结构，它们的出现都是为了解决大文件和小文件存储的问题。SequenceFile适用于存储序列化的键值对，而MapFile适用于对键进行快速查询和修改。在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的文件格式和数据结构。