2024年1月6日发(作者：)

2019年第3期综述基于Hadoop的

数据基础平台搭建与西藏农业应用构想尹中江(西藏自治区农牧科学院农业研究所，西藏拉萨*50032)摘

要：本文探讨了基于Hadoop构建西藏农业基础平台。利用Apache Hadoop和CDH

Hadoop分别构建大数据基础的平台，并探

讨了此基础上利用Hadoop构建在西藏农业领域7个应用方向。以Hadoop推进智慧西藏农业、“网上天路”，加速西藏农业实现快

速发展、促进产业模式能力提升，推动产业加工质量和数量，提升西藏农业创新能力和农业生产力，利用数字技术达到“弯道超车”

效果，必将对西藏农业生产与应用上产生深远意义及影响。关键词：Hadoop;西藏农业；大数据;基础平台搭建；应用探讨中图分类号:F323.

3

文献标识码:AHadoop-based

Constrrction

of

Big

Data

FoundationPlatform

and

Application

Conception

of

Ti-etan

AgricultureYIU

Zhong-jiang(Agricultural

Research

Institute,

Tibet

Academy

of

Agricultural

and

Husband^ Sciences,

Tibet Lhasa

*50032,

China)Abstract:

Based

on

Hadoop

technology,

the

present

paper

builds

the

Tibet

aaricultural

Hadoop

basic

platform

by

using

Apache

Hadoop

and

CDH

Hadoop

bio data

platform.

According

to

that,

seven fields

application

directions

in

Tibet

agriculture

of

Hadoop

Bia

Data

were

con­ceived.

It

is hoped

that

the

use

of

Hadoop

bio

data

platform

to

promote smai

Tibet

aariculture

and

realiee

the

use

of

aaricultural

digital

tech-

nolooy

to

achieve

the

effect

of

'

curing

oveeaking

*

wilt

have

far-reaching

sianificance

and

ineuence

on

agricultural

production

and

applica­tion

in

words:Hadoop；

Tibet

agricuUural；

Bio

data；

Platform

constriction；

Application

conception“大数据(Big

data)"引领新技术革命的浪潮。

2013年称

大数据元年+

7。

据的产生

一刻也不会停止，数据

生：

生。*

h的

视频，电41

Hadoop大数据的发展与应用2004年，GoovIc发布了

子

发

过300

000

000

信息,搜索引擎收到式计算框架过3000

000个搜索查询，数据

容，

在网购 372

070

700

47*,

发MapReduce的大规模数据并行处理技术的论文。

Doug

Cutting根据Google提出的设计思想，用Jave

设计出一套与Nutch

过100

000

微博，QQ

发布37

77*个

i式文件系统(Nutch

Dis-子，微信

3125

,

36

000

22

03

*,,

2000

个工与改tmbumd

File

System,

NDFS)相结合且支持

Nutch

中

分离出来

“

Hadoop

”

o

Hadoop作为A-式文新网站诞生，田间农作物生

进。数据是

随

智能设备更新与普及，

、农

pacha最大的一个开源项目，是

Hadoop

，数据

会停止，并且件系统(Hadoop

DistTibuted

File

System,

HDFS

)和

MapRducc为核心的大数据处理平台和生态系统，该

系统包含了

HBec、Hma、ZookeepcT

等一

大据也越来理大数据而发的趋势，而Hadoop正是

了项目。2012年3月，美国政

式

“大据发

收稿日期：2019 -03

-13作者简介:尹中江#

1971

-),，硕士，研究员，主要从事农业信

息与农业科研

工作，E-mail:

zjiang@

taaas.

ora。展

”，充

大数据技术在科学研究、环境、生物医学

域进行技术突破。2013年,Aaon

McKenna应用大数据分析技术，・73・

综述

2019年第3期_____________________________

:

蓍

TIBET

JOURNAL

OF

AGRICULTURAL

SCIENCES利用MapReduce架构嵌入基因分析工具集GATK

来处理

DNA序列海

据，取

了较好成2基于Hadoop构西藏农业大数据

各项基础应用平台构Hadoop作为一个分布式的软件框架，拥有云计

算

PaaS

层（Platform-as-a-Servicc:平台即服务），是云

算的重要

效。2013年,中国计算学会（CCF）发

了

《2013年中国大数据技术与产业发展

书》，介绍

了大数据

的

了大数据技术研究面临的科学问题，

了政策指导和研究建议+3,

o根据

Assem

H.

Mohammed,

Ahmed

M.

Gadai-

部分，

说Hadoop是云计算的产lah,

Hesham

A

.

Hefny,

M .

Hazman

通过基于

Hadoop

的模

,

从1983

-2016年

及的农业气候物，是云计算技术的一种实现。在Gooo-c提出“云

算”的念之前，

工

在全球顶级计算机会议OSDI和SOSP

.连续发表3篇论

：SOSP

据库，

作物种植日期、收获日期、预病和作物

据，

Hadoop大据

功,理农业气候的大

据;分析作物种植业情况的后

o在研究人员根据Hadoop模，对一些作物进行了测试,预测发现在种

间

出现的病;同时，根据埃及的

农业气候数据库和模拟，发

了在一些气候环境下种

麦比大

I更适合。Hadoop大数据

极大地有助于农业战

，

点的任何作物的种植计;

作物种

过

的

;Hadoop中Hive运算 ，很好的处理庞大数据。作

来的

工作，

测

的

在作物种

过

中

发

更多、更重要作用+

4,o国内，

大据处理技术，提出了基于Ha

doop大

据技术的

K-means算

土壤肥力据进行聚

实

+

5,o

大据技术

农业无人

的研究应用。

大据技术，

人

念头控制在10

m之内+

6,。

了解统农业数据库存储容

管理

完

问题，

Hadoop技术构建了海量农业数据处理云平台⑺。针

农

安全事故，

Hadoop平台效计算

，进行了农

安全监控技术研究，平台

理大

海量农 据的

及相据处理，并实

了污

理过程的控制研

究+8,。农业推广过程中，具有大量、复杂、多样性问

题，为了

农业推广工作的高效、

实情况，

本、

性，

Hadoop较好的解决一些实际问题+9,o

了更好的

农作物种质资源，为从

农业科研人

细、透

的研究资源，研究构建了农作物种质资源数据

台+

10,o了

实现农业病

防控，

Hadoop技术设了大数据处理研究，取 了一定效果+

11，o

Hadoop

在农业领域

了广

。在国内外，农业科研工作者正基于Htoop框

架，

与农业生产与科研结合，

、发优

作用。•

74

•2003

会议上的

The

Google

Fite

System、OSDI 2004 会

议上的

MapReduce:

Sirnpliyed

Date

Processine

on

Laraa

Clustera

和

OSDI

2006

会议上的

Biatabfa

A

Distribuid

Storaaa

System

foa

Structured

Date,随后世

界上顶级的开源团队（Yahoo、ASF）接手将其实现。

Hadoop的

式

统HDFS抽象了所有

：资源，

来说是透明的，它

了数据的

，自灾备,也

态

、减

点；Hadoop目前

来越广泛的

+

12,o2•

1基于Hadoop构西藏农业大数据特点与构建

模式计算机和互联网硬件、软件技术的高速发展，智

设备的普及，

据信息

的速率过

何时期。如何

据与信息存储、理与

海

据，如何

海

据等，已的

问题。Hadoop 来

源 全

云

算

技术

的

导在2003

-2006年间发表的3篇论。经过发

展与实践应用,Hadoop打破了传统数据处理技术的

瓶颈，Hadoop的

式

统HDFS、

式算框架MapReduce、NoSQL数据库HBaa、数据仓库

工具Hive等。Hadoop

的大数据处理技术、工

，

我们现实中生

。Hadoop

的核心就是

HDFS

和

MapReduce。

HDFS

（

Hadoop

Distributed

Fite

System,

Hadoop

分布

式

统）是Htoop基石。HDFS

i的数据访问，适合

大数据集（laraa

date

sat）的应序。MapReduce是一种

模型，对数据集处

理的过

Map和Reduce

2个阶段。Hadoop平台的构成模式有3种。即:单节点模

式、

式模

式

完

式 模

式。

点

行模式: 何

进

，

所有的

序

行在

一个

JVM

行。

式

是

完全

式

的一

个。

完全

式模式:

Hadoop

进

行

在一

个集

；其中，简

模式，

1台物理

拟机。完全

模式，那么需要

2

:S

TIBET

JOURNAL

OF AGRICULTURAL

SCIENCES___________________________________2019年第3期综述台

的物理

一些

拟机。

式时，要Huawai

225

服务器，内存

32G，硬盘

1200G

(4

x *300G)，Esxi6.0虚拟

环境，

安装9台CentOS序进程,Hadoop的

进

行在由多台主

建的集

，是

的生产环

7.5.

104

x64°*境+13一⑷本

了更加符合西藏农业大数据平台，采

完全

式模式构建西藏农业大数据平台

。。2.3.2

修改主机名和用户名

Apache

Hadoop

2.9.

2配置主机名分别为：Master-Slave

1和Slave2。A-

pacha

Hadoop

3.

1.

1配置主机名分别为：Master-

2•

2基于Hadoop构建西藏农业大数据基版本选择Hadoop自2004年最初的版本(现在称为HDFS

Slave

1

和

Slave2。CDH

Hadoop

5.

16.

1

配置主机名:

hadooop001

-

hadooop002

hadooop003

。和

MapReduce)由

Doug

Cutting

和

Mika

Cafarella

开

2.3.3

配置静态

IP

地址

Apacha

Hadoop

2.9.2

实施。2005年12月一Nutch

的框架，Hadoop在20个节点上稳定运行。Hadoop版本:①

0.

x系列版本(

的一个开源版本，由此

1.

x及2.x的版本)；②1.x版本

(

开源版本，主要修复0.

x版本的一些bug等)；③2.

x版本(架构产生重大

，引入了

yae平台性)。主要有Hadoop三大公司发型版本。①

免

费开源

版

本

apacha

(

hadoop.

apacha.

ore/)

o优点:拥有全

的开源

，

更迭代版本

快。缺点:版本的升级,版本的

，版本的兼容性，版本的

虑不太周到，可基于其开发

o②

开源版本hortonWorks(https

：//hoeonwoTks.

com/)

°

hortonworks

主要是雅

虎版本，核心产品软件HDP(

ambari)，HDF

开

源，

一整套的web管理

°③版本

CDH

(

Cloudera

S

Distribution

for

cloudera

Ha-

doop

)

o

(

h

tps:

//i..

com/)

°

Cloudera主要是美国一家大数据公司在a

pacha开源hadoop的版本上，通过

部的各种

，实现版本之间的稳

行，

接

生产环境。时,其基本

环境也是免费， ApachaHadoop

一样，都是完全开源的,基

Apacha

2

许可证，

个人 业

。但扩展功能是的+15,o2.3西藏农业大数据平台构建过程Hadoop有

Windows

(

Windows操作系统本身不

太适合作为服务器操作系统)和Linux(

Hadoop是目

前

功的开源操作系统Linux，常见的有CentOS、Ubuntu

-RedHat等多种版本)2种

行环境。本文根据

环境，基

CentOS版本，选择开源

Apacha

Hadoop

2.

9.

2

和

3.

1.

1

版本和

Cloudera

CDH

5.

16.

1

(核心是基

Apacha

Hadoop

2.

6.0)进行

环境布置与测试。

3个版本Hadoop的环境部署与步骤

*步。2.

3.

1安装运行环境

本文的安装环境选择3台配置静态

I

地址:192.

16.*

13.

117- 192.

16.*

13.*11

192

.16*

.13

.119

。

ApacheHadoop

3

.1

.1

配

置静态

I

地址:192.

16.*

13.

121-192.

16.*

13.

122

和

192.

16.*

13.

123。CDH

Hadoop

5.

16.

1

配置静态

I

地址:192.

16.*

13. 125-192.

16.*

13.

126

和

192.

.*16

13.127。2.3.4

配置SSH无密码连接

关闭防火墙，并配置SSH

连接。为了农业大数据环境部署方便与

，所有主机均

rot权限。使3

1环境均实现SSH

问连接。2.3.5

安装JDK

配置Jae环境。注意，不要用

系统自带的OpenJDK版本。

，要注意,根据的Htoop版本，选择合适的Jave版本。根据

实

建环境，

开

了

Jaea11

(

目

前

Jaea122019年3月19日发布)会

台

了不稳

：不兼容。根据

档，选择了兼容性好的Jave

*

(Jave

1..*0_192)版本。2.

3.

6

安装与配置Hadoop

安装与配置Hadoop中，注意

版本Hadoop管理

口配置也发生了

。如

Hadoop

3.

1.1

默

口更

97*0，老

版本默

50070

o

时根据

,配置根据需求，

做

更改，同时虑

的配置性能。其中，A

pacha

Hadoop

配置，主要对

cora-sita.

xml-hdfs-sita.

xml-mapred-sita.

xml

和

yyrn-sita.

xml

文件做修改，

它根据需要再进行

配置。CDH环境优点，安后

接布置运行环境。2.3.7

格式化HDFS

配置Htoop后，在对环境

统格式上,根据

资料,要注意，老版本(hadoop

namenode

-format) ^新版本(hdfs

namenode

-format)命令上的变化。*2.3.

启动Hadoop验证安装与搭建环境

对于

Apacha

Hadoop

2.

9.

2

和

Apacha

Hadoop

3.1.1

启动

命令:start-all.

sh

(或：start-sarn.

sh-

start-dfs•

sh

)，停

止命令:stop-all.

sh (或：stop-sarn.

sh

-

stop-dfs.

sh

)。CDH

Hadoop

5.

16.

1

令:依据安装路径，主节点:cloudera-scm-servar

start

禾口

cloudere-scm-a-・75・

综述2019年第3期tent

start,从节X

:

cloudera-scm-aaent

starto

止命

令:主节点:cloudera-scm-servea

stop

和

cloudera-scm-

tent

stop，从节X

:

cloudera-scm-aaent

start

o中，注意通过日志

来

及

行误。

过jps命令

点

情况。具体详细的部署及

故障过

见

+

16,o本所搭建成功环境（图1〜8

）。注意

效果也

o本

测试中

的浏览器Windows的客

10中浏览器有Edea、IE11、猎豹浏览器，其中最佳浏

览器为Google

Chroma浏览器。All

Applications*

ClusterOusterApps

SMetriubmictsed

Apps

Pending

AppsRunning

AppsCompleted

Conumers

Running

MemoryUsed

MemwyTota

Memoy

Resetved

WApplHSUcatonsCluster

Nodes

MetricsHEWSUSMIACCBTO

SAVIGActweNodes

Decommissioning

Nodes

DecommHioned

Nodes

ost

Nodes

Unhealthy

NodesRUNNITNTEDNG

SchedulCapaciScheduler Metrity

SchedulercTsli

R

RUEeyper

MEMORY)Schedul

ng

ResourceType

Aocat1>

on

<:AocatonStfedulErShow

20

»

entres4>

0»ToolsID•

UserC

Name:

ApplTypecat

on：

Queue：

ApplPriocrtyato

n*

伽Timce

RnishTIm:e

State:

RnalStatus：

(鬻X:

VCores：

瓷豐MB

:

CPU

兽需MB

:Showing0to0of0entresNodataMfableIntable图

1

Apache

Hadoop

2.9.2

的

8088

web

端口<-•

c

©

^5?±l

1^168.134175OO7OXdhhealthTml*tab-<)wv**Overview

Master:9000'

(active)WM2.92Mar272OusterDTueNov13r826ifb1:1451

*f»0D2O19Cl*4

2Ne31ca687bc2f0420) *ldbcS41b66ed2c67O4yaukafrombwchiW

BP-68508M13-19i1lDc^aecl-M4<7292i7%

dkectorin.

39bocls

=

NonConf

HMHpMenxMyuMd5lemoryused41.75

MB£2ofM6B1.99o55tfota

1e$y$temo^ects).5M2.B9

)MaxH 6N9onM

MDFSUMd:gured

Capaciy

26.U3MB(O7emory7GBK

unbounded*O3«)图

2

Apache

Hadoop

2.9.2

的

50070

端口[lister

Metrcs图

3

Apache

Hadoop

3.1.1

的

8088

web

端口・76・图

4

Apache

Hadoop

3.1.1

的

9870

端口clouderaC

(D

刊&

192.168.13.12S7180/cm(/loginmanager图

5

CDH

Hadoop

5.16.1

的

7180

管理端口图

6

CDH

Hadoop

5.16.1

的

8088

web

端口HadoopOverview

hadoop001:8020'(active)CompiM:Thu

Nov

U

I35tt00r716da18M55cd1$037M0en9c904218b03ed19d

«0800201SbyenldmfromUnknownSummarySecuriSaf2235emodety»oHe«pfesfta«naoffdrectories.74S

bocks

«2M3tNonConfHMmpemorygured

45MBof199GBHeapoMtaemory.

fwyst

MemmoHbfMpMemoiects)ys

199Gay:8136MBof82.99M®Commited

Non

Hup

Memcwy. MaxNon

Heapf1.16GB035%)n92G8(8aW图

7

CDH Hadoop

5.16.1

的

50070

端口

2019年第3期综述台

的

功

作

，

重要的是

培

出

优

良

作物种,直接在生产发

种作用与优势。3.3构建Hadoop作物资源评价利用平台作物种质资源（亦称品种资源、

资源或基资源）是发展的战略性资源，是作物育种、农业生

发展的基础，是国家食物安全重要保证和重要

图8

CDH

Hadoop

5.16.1的管理环境以上过程,完成了西藏农业大数据平台基础应

台环境的搭建。2.

4

基于

Apache

Hadoop

和

CDH

Hadoop

功能对比

对比

Apache

Hadoop

2.

9.

2、Apache

Hadoop

3.1.1和CDH

Hadoop

5.

16.

1三个平台环境。

发现Apache

Hadoop环境

更新完善、功

拓展，其优点是拓展功

。CDH

Hadoop是基于稳定Apache

Hadoop开发出稳定、直接

生产环境的平台，

有完善的后台管理及平台拓展功。只要

性能好，

接部署利用环境,优点明显。3

基于Hadoop大数据平台与西藏农

业大数据应用的构想在完成的Hadoop大数据平台搭建基础上，通过

词统

功能我们发现,Htoop大据功

大。

引入到西藏农业生产与科研中，必

重要的作用。针

西藏农业生产，

Hadoop大

据平台，在

几个发

大功能及

信息科学技术作用。3.1构建Hadoop大数据农田基本信息数据资源库

平台西藏全区农业信息数据资源，包括农

的土

壤、

、资源情况，

Hadoop大据功 出

的等级，

出农

，便于管理部门直接安

的作物、播种

、适宜栽培的品种

据资源信息。3.2构建Htoop作物育种化信息平台优良的作物品种,是农牧

取

效收入

的好坏。作物

种单位，必须要从海量的优良性状中寻找出适合于生产的栽培品种。

过Hrdoop大据管理平台，通过大的

功能，模拟

配制出多种作物育种组合，指导与辅助育种家加快

与缩短育种周期、

干

合，筛选出生产中需要

的优

作物

合，

功

作物

种

，

发资源，同信息资源一样具有战略重要性

在重要+⑺。

过

构建Hadoop作物资源评

用台，

资源进行多重评价与

，可农业生

，从

资源、发现资源的

。3.

4构建Hadoop作物种植模型和农业物联网管理台农业物联网，实

农业生产中大田作物，实现全程管理控制。实

作物生长环境，温、湿、pH

、

、土壤

、CO2

-

土壤

、农进行实时数据采集，实

农业物联网可控

功能+⑻。

过Hadoop大

据评判功能。通过数据

的

、比对功

，

推测出作物种植模型。从发挥出Hadoop大

据平台。3.5构建Hadoop农业智

量预测平台Hadoop大

据农田基本信息数据资源,结

合

据资源，同时

Hadoop

测功能,根据西藏区情，合理的对作物

测，得出科学结论,为市场、农

工、作物 政 策大数据科学技术支撑。3.6

构建Htoop农业人工智能推理管理应用平台

合西藏实际，

农业领域人工智能，大

发展青棵

作物，把青棵作为优先发展的

安全作物，将青棵安全掌握农业科研人员自己的手

中+19]

o从

Hadoop大

据与农业人工智能技术合，促进西藏农业产业

、促进青棵产品加工升级，实

西藏农牧

，实

农业经济发展的,推西藏农业生产大发展。3.7构建Htoop农业防灾抗灾管理应用平台由于西藏自然地理

，导致农业自然灾发生，严重制约着农业生

农业发展。极易成灾，且灾种

、

域广、破坏

大。西藏的自然灾

主要

：干旱灾害、雪灾、霜灾、冰雹灾害、洪涝灾害、风灾

震灾害+

20,o

灾是青藏

发生频

、损

大的自然灾害，其中西藏山南地区，另一个是青海南部和四川西北交界地

区，为2个

发中心;西藏那曲南部、日喀则北部、拉

萨周边地区，昌

东北部及青海、四川与西藏交是2个旱灾多发区,是干旱多发自然灾害区;青藏・77・

综述

2019年第3期涝灾害发生频

大;青藏

、

，但是

大，特别+

J].

2018(100$

：689

-713.

https：//doi.

ore/10.

1007/s00607

-

018

-0594

-9.是洪涝引起的崩塌、滑坡、泥石流

生灾害影响很是我国大风、雷电、冰雹灾害发生次数大的地区，夏是集中发生期+川。+

5

]杨玉琴，陈桂芬，郭宏亮，等•大数据处理技术在土壤肥力评价中

的研究[J]

•中国农机化学报，2016(4$

：233

-236.+

6]顾军林.大数据在农业无人机上的应用研究+

J]

•农机化研究，

2019(4$

：213

-217.此构建Hadoop农业防灾抗灾管理

台,有效的

种频发的自然灾害，

、获

是避免+

7]洪礼，张云华.海量农业数据云平台的研究+

J]

•工业控制计算

机，2015

(3

$

：151

-152.农业生产中的各种灾害，从

有效的保障农业生产,获取最大的生物学

西藏农业

大经济收入，实现+

8

]王健飞，潘芳，潘郁.基于Hadoop的农产品安全监控平台的设计

+

J]

•计算机测量与控制，2015，23

(12$

：4049

-4051，4096.。+

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4小结与展望Hadoop大据信息技术

，必

西藏农业

生产与

生积极的影响，同时

西藏农业研究工作、研究

，带来技术与

，势必加快在西藏农业

技术

，实

信息技术“

车”技术效果。但在西藏农业建设

过程中，主要是克服农业信息人 伍西藏农业发展与建设的

。目前，从

西藏农业科研工作

，

“十九大”报告要求，/西藏自治区“十三五”科技

规》，抓住“

”、实“互网+”，

“网络强省、智

农业、

农业、大数据农业、人工智能农业、物

网农业”等技术

，一

实现“网

天路”，速西藏农业实现快速发展、促进业模式

，推

业加工

，

西藏农业农业生

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