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Spark基礎和RDD

2020-09-14 13:39:56 資料庫

spark

1. Spark的四大特性

  1. 速度快
  • spark比mapreduce快的兩個原因

      1. 基于記憶體
    1. mapreduce任務后期在計算的是時候,每一個job的輸出結果都會落地到磁盤,后續有其他的job要依賴于前面job的輸出結果,這個時候就需要進行大量的磁盤io操作,性能較低
    
    2. spark任務后期在進行計算的時候,job的結果是可以保存在記憶體中的,后面有其他的job需要以言語前面job的輸出結果,這個時候可以直接從記憶體中讀取,避免了磁盤io操作,性能比較高
    
    spark程式和mapreduce程式都會產生shuffle階段,在shuffle階段中他們產生的資料都會保留在磁盤中
    
      1. 行程與執行緒
      1 mapreduce任務以行程的方式運行在yarn集群中,比如說有100個mapTask,一個task就需要一個行程,這些task要運行就需要開啟100個行程
    
      2 spark任務以執行緒的方式運行在行程中,比如說有100個task,則一個task就對應一個執行緒
    
    1. 易用性
    2. 可以用java、scala、python、R等不同的語言來快速撰寫spark程式
    3. 通用性
    4. 兼容性
      1. spark程式有多種運行模式
        • standAlone
          • spark自帶的獨立運行模式,整個任務的資源分配由spark集群的的Master來負責
        • yarn
          • 可以把spark程式提交到yarn上運行,整個任務的資源分配由yarn中的ResourceManager負責
        • mesos
          • apache開源的一個類似于yarn的資源調度平臺

2. spark集群架構

? Spark cluster components

  • Driver
    • 他會執行客戶端寫好的main方法,構建一個SparkContext物件(該物件是所有spark程式的執行入口)
  • Application
    • 是一個spark的應用程式,包含了客戶端的代碼和任務運行的資源資訊
  • ClusterManager
    • 給程式提供計算資源的外部服務
      • standAlone
        • spark自帶的集群模式,整個任務的資源分配由spark集群的Master負責
      • yarn
        • 把spark程式提交到yarn中運行,整個任務的資源分配由yarn中的ResourceManager負責
      • mesos
        • apache開源的一個類似于yarn的資源調度平臺
  • Master
    • Spark集群的主節點,負責任務資源的分配
  • Worker
    • Spark集群的從節點,負責任務計算的節點
  • Executor
    • 是一個在worker節點啟動的行程
  • Task
    • spark任務的以task執行緒的方式運行在worker節點的executor行程中的

3. RDD是什么

  • RDD (Resilient Distributed Dataset)叫做彈性分布式資料集,是Spark中最基本的抽象單位,它代表的是是一個不可變的、可磁區的、里面元素可以并行計算的資料集合,
    • Resilient 彈性的,表示RDD中的資料既可以保存在磁盤上也能保存在記憶體中
    • Distibuted 分布式的,表示RDD的資料是分布式存盤的,方便后期的各種計算
    • Dataset 一個資料集合,可以存盤很多資料

4. RDD的五大屬性

  • A list of partitions

    • 一個磁區串列,資料集的基本組成單位
      • 這里表示的是一個RDD可能會有多個磁區,每個磁區會存盤該RDD的一部分資料,Spark中任務是以task執行緒的方式運行的,一個磁區就對應一個task
  • A function of computing each split

    • 一個用來計算每個磁區的函式
      • Spark中RDD的計算是以磁區為單位的
  • A list of dependencies on other RDDs

    • 一個RDD會依賴于其他多個RDD

      這里是說RDD和RDD之間是有依賴關系的,spark任務的容錯機制就是根據這個特性(血統)而來
      
  • Optionally, a Partitioner for key-value RDDs (e.g. to say that the RDD is hash-partitioned)

    • 一個Patitioner,即RDD的磁區函式(可選項)

      	spark中實作了兩種型別的磁區函式
      	1 基于哈希的HashPartitioner,(key.hashcode % 磁區數 = 磁區號)
      	2 基于范圍的RangePartitioner
      	
      	只有對于key-value的RDD,并且產生shuffle,才會有Partitioner
      	非key-value的RDD的Partitioner的值是None
      
  • Optionally, a list of preferred locations to compute each split in (e.g. block locations for an HDFS file)

    • 一個串列,存盤每個Partition的優先位置(可選項)

      spark任務在調度的時候會優先考慮存有資料的節點開啟計算任務,以減少資料的網路傳輸,提成計算效率
      

5. RDD算子分類

  • transformation(轉換)
    • 根據已經存在的RDD轉換生成另外一個新的RDD,它是延遲加載,不會立即執行
      • map、flatMap、reduceByKey
  • action(動作)
    • 會觸發任務的運行
      • 將RDD計算的結果資料回傳給Driver端,或者保存到外部存盤介質(磁盤、記憶體、HDFS)
      • collect、saveAsTextFile

6. RDD常見的算子操作

6.1 transformation算子

轉換 含義
map(func) 回傳一個新的RDD,該RDD由每一個輸入元素經過func函式轉換后組成
filter(func) 回傳一個新的RDD,該函式由經過func函式計算并且回傳值為true的輸入元素組成
flatMap(func) 類似于map,但每一個輸入元素可以被映射為0或多個輸出元素(所以func應該回傳一個序列,而不是單一的元素)
mapPartitions(func) 類似于map,但獨立地在RDD的每一個分片上運行,因此在型別為T的RDD上運行時,func的函式型別必須是Iterator[T] => Iterator[U]
mapPartitionsWithIndex(func) 類似于mapPartitions,但func帶有一個整數引數表示分片的索引值,因此在型別為T的RDD上運行時,func的函式型別必須是Iterator[T] => Iterator[U]
union(otherDataset) 對源RDD和引數RDD求并集,并回傳一個新的RDD
intersection(otherDataset) 對源RDD和引數RDD求交集,并回傳一個新的RDD
distinct([numTasks])) 對源RDD進行去重之后回傳一個新的RDD
groupByKey([numTasks]) 在一個(k,v)型別的RDD上呼叫,回傳一個(k,v)的RDD
reduceByKey(func, [numTasks]) 在一個(k,v)型別的RDD上呼叫,回傳一個(k,v)的RDD,使用指定的reduce函式,將相同key的值聚合到一起,與groupByKey類似,reduce任務的個數可以通過第二個引數來設定
sortByKey([ascending], [numTasks]) 在一個(k,v)的RDD上呼叫,k必須實作Ordered介面,回傳一個按照key進行排序的(k,v)RDD
sortBy(func,[ascending], [numTasks]) 與sortByKey類似,但是更靈活,可以自定義排序func
join(otherDataset, [numTasks]) 在型別為(k,v)和(k,w)的RDD上呼叫,回傳一個相同 key對應的所有元素對在一起的(k,(v,w))的RDD
cogroup(otherDataset, [numTasks]) 在型別為(K,V)和(K,W)的RDD上呼叫,回傳一個(K,(Iterable,Iterable))型別的RDD
coalesce(numPartitions) 減少RDD的磁區數到指定值
repartition(numPartitions) 重新給RDD磁區
repartitionAndSortWithinPartitions(partitioner) 重新給RDD磁區,并且每個磁區內以記錄的key排序

6.2 action算子

動作 含義
reduce(func) reduce將RDD中元素前兩個傳給輸入函式,產生一個新的return值,新產生的return值與RDD中下一個元素(第三個元素)組成兩個元素,再被傳給輸入函式,直到最后只有一個值為止,
collect() 在驅動程式中,以陣列的形式回傳資料集的所有元素
count() 回傳RDD的元素個數
first() 回傳RDD的第一個元素(類似于take(1))
take(n) 回傳一個由資料集的前n個元素組成的陣列
takeOrdered(n, [ordering]) 回傳自然順序或者自定義順序的前 n 個元素
saveAsTextFile(path) 將資料集中的元素以textFile的形式保存到HDFS檔案系統或者其他支持的檔案系統,對于每個元素,Spark將會呼叫toString方法,將它裝換為檔案中的文本
saveAsSequenceFile(path) 將資料集中的元素以Hadoop sequenceFile的格式保存到指定的目錄,可以是HDFS或者其他Hadoop支持的檔案系統
saveAsObjectFile(path) 將資料集的元素以Java序列化的方式保存到指定的目錄下
countByKey() 針對(k,v)型別的RDD,回傳一個(k,int)的map,表示每一個key對應的元素個數
foreach(func) 在資料集上每個元素上,運行函式func
foreachPartition(func) 在資料集的每個磁區上,運行函式func

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