【问题标题】:Memory-efficient distributed approach to determining unique values?确定唯一值的内存高效分布式方法?
【发布时间】:2014-05-14 01:58:18
【问题描述】:

问题

我正在尝试对非常大的原始非规范化 CSV 表中的列进行规范化。列值是短字符串(10-100 字节)。我正在尝试找到比我目前的方法更快的解决方案。

示例

input.csv

john,london
jean,paris
bill,london

被转换为以下文件:

input.normalized.csv

1,1
2,2
3,1

input.col1.csv

1,john
2,jean
3,bill

input.col2.csv

1,london
2,paris

我目前有两种方法来规范化这些数据集。

目前的方法

内存中的单次传递

单通道方法,将列 values -> normalized_id 值存储在关联数组中(在我的例子中是 Java HashMap)。这会在某些时候耗尽内存,但是当它可以将所有内容存储在内存中时它会很快。降低内存使用的一种简单方法是每列执行一次。

多遍排序

一种基于排序的多通道方法。列值附加它们的行号,然后进行排序(以内存有效的合并排序方式)。例如,列值london,paris,london 附加了行号,然后排序:london;1,london;3,paris;2。

我现在可以有一个“唯一值计数器”,只需将每个值与之前的值进行比较(例如,伦敦 == 伦敦,所以不要增加唯一值计数器)。最后,我有一对 unique_id,linenum 对,我可以按行号排序以重建规范化列。然后可以一次合并列。

这种方法可以在非常有限的内存中完成,具体取决于所应用的排序算法的内存使用情况。好消息是,这种方法很容易在 hadoop 之类的东西中实现,利用它的分布式排序步骤。

我的问题

与单通道方法(或每列单通道方法)相比,多通道方法慢得令人痛苦。所以我想知道优化该方法的最佳方法是什么,或者是否有人可以提出替代方法?

我认为我正在寻找某种(分布式)键值存储,它的内存使用率尽可能低。

在我看来,使用 Trove 将是使用 Java HashMaps 的一个很好、简单的替代方案,但我想要一些可以为我处理密钥分配的东西。

Redis 可能是一个不错的选择,但我对它的每个键值对的内存使用情况并不满意。

【问题讨论】:

  • "Redis 可能是一个不错的选择,但我对它的每个键值对的内存使用情况并不满意。" -> 这完全取决于你如何使用 Redis,恕我直言。 Redis 在普通的键值对之外内置了对内存非常友好的功能。您可能想了解hyperloglog(即将发布)和bit and byte level ops(已经存在多年)。只是一个想法,我对其他选项的了解不足,无法将其发布为答案。
  • 如果我需要估计唯一记录的数量,Hyperloglog 将非常有用。对于我的用例(确定句子的唯一 ID),我会冒着碰撞的风险,这是不可接受的。但是,如果调整正确,Redis 的内存效率似乎是正确的——我将不得不进一步研究。谢谢:)
  • 是的,hyperloglog 对于确定性的东西没有用处。关于 mem 的使用:另请阅读 redis.conf。您可以为每个数据类型配置 redis 应切换到“更多内存/更少 cpu”内存结构的行数。除此之外,由于 mem 指针的(大小),32 位 redis 的开销低于 64 位。但是,当然还有内存上限。
  • 无论如何我能够部署redis的机器只有8GB内存,所以32位redis很可能是要走的路。我还得看看我用更小的指针能赢多少:)

标签: java sorting hadoop redis key-value


【解决方案1】:

您知道输入列的大致数量级吗?如果是这样,您不需要保留原始输入文件的顺序吗?然后你可以使用足够大的哈希函数来避免输入键的冲突。

如果您坚持使用密集的连续键空间,那么您已经涵盖了两个主要选择。您当然可以尝试 redis,我已经看到它用于数以千万计的键值对,但它可能不会超出此范围。你也可以试试 memcached。它的内存开销可能比 redis 略低,但我肯定会尝试两者,因为它们对于这种特定用途非常相似。你实际上并不需要 Redis 的高级数据结构。

如果您需要的键值比存储在单台机器上的内存中更多,您可以退回到 BDB 或 Kyoto cabinet 之类的东西,但最终这一步将成为您处理的瓶颈。另一个危险信号是,如果您可以在一台机器上将整个列放入内存中,那么您为什么要使用 Hadoop?

老实说,依赖密集有序的主键是 NoSQL 数据库中最先被抛弃的东西之一,因为它假定一个协调的主键。如果你可以允许一些间隙,那么你可以做一些类似于矢量时钟的事情。

最后一种选择是使用 map-reduce 作业按键收集所有重复值,然后使用一些外部事务数据库计数器分配一个唯一值。但是,map-reduce 作业本质上是一种多通道方法,因此可能会更糟。主要优点是您将获得一些 IO 并行性。 (虽然id赋值还是串行事务。)

【讨论】:

  • - 如前所述,我想避免散列,以保持文件尽可能密集。我也无法将一整列存储在内存中。但是,是的,我同意没有简单的出路,正确的解决方案是放弃连续的有序 id。尽管如此,这是手头工作的要求,因此接受这种方法并专注于使其更容易的工具(redis 等)似乎是正确的途径。
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