个人翻译:Spark是一个针对大规模数据处理的快速通用引擎。html
Spark是一种快速、通用、可扩展的大数据分析引擎,2009年诞生于加州大学伯克利分校AMPLab,2010年开源,2013年6月成为Apache孵化项目,2014年2月成为Apache顶级项目。目前,Spark生态系统已经发展成为一个包含多个子项目的集合,其中包含SparkSQL、Spark Streaming、GraphX、MLlib等子项目,Spark是基于内存计算的大数据并行计算框架。Spark基于内存计算,提升了在大数据环境下数据处理的实时性,同时保证了高容错性和高可伸缩性,容许用户将Spark部署在大量廉价硬件之上,造成集群。Spark获得了众多大数据公司的支持,这些公司包括Hortonworks、IBM、Intel、Cloudera、MapR、Pivotal、百度、阿里、腾讯、京东、携程、优酷土豆。当前百度的Spark已应用于凤巢、大搜索、直达号、百度大数据等业务;阿里利用GraphX构建了大规模的图计算和图挖掘系统,实现了不少生产系统的推荐算法;腾讯Spark集群达到8000台的规模,是当前已知的世界上最大的Spark集群。es6
(*)Hadoop的MapReduce计算模型存在的问题:算法
学习过Hadoop的MapReduce的学员都知道,MapReduce的核心是Shuffle(洗牌)。在整个Shuffle的过程当中,至少会产生6次的I/O。下图是咱们在讲MapReduce的时候,画的Shuffle的过程。shell
中间结果输出:基于MapReduce的计算引擎一般会将中间结果输出到磁盘上,进行存储和容错。另外,当一些查询(如:Hive)翻译到MapReduce任务时,每每会产生多个Stage(阶段),而这些串联的Stage又依赖于底层文件系统(如HDFS)来存储每个Stage的输出结果,而I/O的效率每每较低,从而影响了MapReduce的运行速度。apache
(*)Spark的最大特色:基于内存编程
Spark是MapReduce的替代方案,并且兼容HDFS、Hive,可融入Hadoop的生态系统,以弥补MapReduce的不足。数组
(*)快缓存
与Hadoop的MapReduce相比,Spark基于内存的运算速度要快100倍以上,即便,Spark基于硬盘的运算也要快10倍。Spark实现了高效的DAG执行引擎,从而能够经过内存来高效处理数据流。 网络
(*)易用架构
Spark支持Java、Python和Scala的API,还支持超过80种高级算法,使用户能够快速构建不一样的应用。并且Spark支持交互式的Python和Scala的shell,能够很是方便地在这些shell中使用Spark集群来验证解决问题的方法。
(*)通用
Spark提供了统一的解决方案。Spark能够用于批处理、交互式查询(Spark SQL)、实时流处理(Spark Streaming)、机器学习(Spark MLlib)和图计算(GraphX)。这些不一样类型的处理均可以在同一个应用中无缝使用。Spark统一的解决方案很是具备吸引力,毕竟任何公司都想用统一的平台去处理遇到的问题,减小开发和维护的人力成本和部署平台的物力成本。
另外Spark还能够很好的融入Hadoop的体系结构中能够直接操做HDFS,并提供Hive on Spark、Pig on Spark的框架集成Hadoop。
(*)兼容性
Spark能够很是方便地与其余的开源产品进行融合。好比,Spark可使用Hadoop的YARN和Apache Mesos做为它的资源管理和调度器,器,而且能够处理全部Hadoop支持的数据,包括HDFS、HBase和Cassandra等。这对于已经部署Hadoop集群的用户特别重要,由于不须要作任何数据迁移就可使用Spark的强大处理能力。Spark也能够不依赖于第三方的资源管理和调度器,它实现了Standalone做为其内置的资源管理和调度框架,这样进一步下降了Spark的使用门槛,使得全部人均可以很是容易地部署和使用Spark。此外,Spark还提供了在EC2上部署Standalone的Spark集群的工具。
官方的一张图:
我本身的一张图:
Spark的安装部署方式有如下几种模式:
Standalone
YARN
Mesos
Amazon EC2
(*)Spark Standalone伪分布的部署
l 配置文件:conf/spark-env.sh
export JAVA_HOME=/root/training/jdk1.7.0_75
export SPARK_MASTER_HOST=spark81
export SPARK_MASTER_PORT=7077
下面的能够不写,默认
export SPARK_WORKER_CORES=1
export SPARK_WORKER_MEMORY=1024m
l 配置文件:conf/slave
spark81
(*)Spark Standalone全分布的部署
l 配置文件:conf/spark-env.sh
export JAVA_HOME=/root/training/jdk1.7.0_75
export SPARK_MASTER_HOST=spark82
export SPARK_MASTER_PORT=7077
下面的能够不写,默认
export SPARK_WORKER_CORES=1
export SPARK_WORKER_MEMORY=1024m
l 配置文件:conf/slave
spark83
spark84
(*)启动Spark集群:start-all.sh(会和hadoop的start-all.sh有冲突,能够设置他们的环境变量为不一样的名字)
(*)基于文件系统的单点恢复
主要用于开发或测试环境。当spark提供目录保存spark Application和worker的注册信息,并将他们的恢复状态写入该目录中,这时,一旦Master发生故障,就能够经过从新启动Master进程(sbin/start-master.sh),恢复已运行的spark Application和worker的注册信息。
基于文件系统的单点恢复,主要是在spark-en.sh里对SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS设置
配置参数 |
参考值 |
spark.deploy.recoveryMode |
设置为FILESYSTEM开启单点恢复功能,默认值:NONE |
spark.deploy.recoveryDirectory |
Spark 保存恢复状态的目录 |
参考:
export SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS="-Dspark.deploy.recoveryMode=FILESYSTEM -Dspark.deploy.recoveryDirectory=/root/training/spark-2.1.0-bin-hadoop2.7/recovery"
测试:
1、在spark82上启动Spark集群
2、在spark83上启动spark shell
MASTER=spark://spark82:7077 spark-shell
3、在spark82上中止master
stop-master.sh
4、观察spark83上的输出:
5、在spark82上重启master
start-master.sh
(*)基于Zookeeper的Standby Masters
ZooKeeper提供了一个Leader Election机制,利用这个机制能够保证虽然集群存在多个Master,可是只有一个是Active的,其余的都是Standby。当Active的Master出现故障时,另外的一个Standby Master会被选举出来。因为集群的信息,包括Worker, Driver和Application的信息都已经持久化到ZooKeeper,所以在切换的过程当中只会影响新Job的提交,对于正在进行的Job没有任何的影响。加入ZooKeeper的集群总体架构以下图所示。
|
参考值 |
spark.deploy.recoveryMode |
设置为ZOOKEEPER开启单点恢复功能,默认值:NONE |
spark.deploy.zookeeper.url |
ZooKeeper集群的地址 |
spark.deploy.zookeeper.dir |
Spark信息在ZK中的保存目录,默认:/spark |
l 参考:
export SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS="-Dspark.deploy.recoveryMode=ZOOKEEPER -Dspark.deploy.zookeeper.url=bigdata12:2181,bigdata13:2181,bigdata14:2181 -Dspark.deploy.zookeeper.dir=/spark"
l 另外:每一个节点上,须要将如下两行注释掉。
l ZooKeeper中保存的信息
(*)示例程序:$SPARK_HOME/examples/jars/spark-examples_2.11-2.1.0.jar
(*)全部的示例程序:$EXAMPLE_HOME/examples/src/main
有Java、Scala等等等
(*)Demo:蒙特卡罗求PI
命令:
spark-submit --master spark://spark81:7077 --class org.apache.spark.examples.SparkPi examples/jars/spark-examples_2.11-2.1.0.jar 100
spark-shell是Spark自带的交互式Shell程序,方便用户进行交互式编程,用户能够在该命令行下用scala编写spark程序。
(*)启动Spark Shell:spark-shell
也可使用如下参数:
参数说明:
--master spark://spark81:7077 指定Master的地址
--executor-memory 2g 指定每一个worker可用内存为2G
--total-executor-cores 2 指定整个集群使用的cup核数为2个
例如:
spark-shell --master spark://spark81:7077 --executor-memory 2g --total-executor-cores 2
(*)注意:
若是启动spark shell时没有指定master地址,可是也能够正常启动spark shell和执行spark shell中的程序,实际上是启动了spark的local模式,该模式仅在本机启动一个进程,没有与集群创建联系。
请注意local模式和集群模式的日志区别:
(*)在Spark Shell中编写WordCount程序
程序以下:
sc.textFile("hdfs://192.168.88.111:9000/data/data.txt").flatMap(_.split(" ")).map((_,1)).reduceByKey(_+_).saveAsTextFile("hdfs://192.168.88.111:9000/output/spark/wc")
说明:
sc是SparkContext对象,该对象时提交spark程序的入口
textFile("hdfs://192.168.88.111:9000/data/data.txt")是hdfs中读取数据
flatMap(_.split(" "))先map在压平
map((_,1))将单词和1构成元组
reduceByKey(_+_)按照key进行reduce,并将value累加
saveAsTextFile("hdfs://192.168.88.111:9000/output/spark/wc")将结果写入到hdfs中
(*)须要的jar包:$SPARK_HOME/jars/*.jar
(*)建立Scala Project,并建立Scala Object、或者Java Class
(*)书写源代码,并打成jar包,上传到Linux
==========================Scala版本==========================
(*)运行程序:
spark-submit --master spark://spark81:7077 --class mydemo.WordCount jars/wc.jar hdfs://192.168.88.111:9000/data/data.txt hdfs://192.168.88.111:9000/output/spark/wc1
====================Java版本(直接输出在屏幕)====================
(*)运行程序:
spark-submit --master spark://spark81:7077 --class mydemo.JavaWordCount jars/wc.jar hdfs://192.168.88.111:9000/data/data.txt
须要看源码一步步看。
RDD(Resilient Distributed Dataset)叫作弹性分布式数据集,是Spark中最基本的数据抽象,它表明一个不可变、可分区、里面的元素可并行计算的集合。RDD具备数据流模型的特色:自动容错、位置感知性调度和可伸缩性。RDD容许用户在执行多个查询时显式地将工做集缓存在内存中,后续的查询可以重用工做集,这极大地提高了查询速度。
² 一组分片(Partition),即数据集的基本组成单位。对于RDD来讲,每一个分片都会被一个计算任务处理,并决定并行计算的粒度。用户能够在建立RDD时指定RDD的分片个数,若是没有指定,那么就会采用默认值。默认值就是程序所分配到的CPU Core的数目。
² 一个计算每一个分区的函数。Spark中RDD的计算是以分片为单位的,每一个RDD都会实现compute函数以达到这个目的。compute函数会对迭代器进行复合,不须要保存每次计算的结果。
² RDD之间的依赖关系。RDD的每次转换都会生成一个新的RDD,因此RDD之间就会造成相似于流水线同样的先后依赖关系。在部分分区数据丢失时,Spark能够经过这个依赖关系从新计算丢失的分区数据,而不是对RDD的全部分区进行从新计算。
² 一个Partitioner,即RDD的分片函数。当前Spark中实现了两种类型的分片函数,一个是基于哈希的HashPartitioner,另一个是基于范围的RangePartitioner。只有对于于key-value的RDD,才会有Partitioner,非key-value的RDD的Parititioner的值是None。Partitioner函数不但决定了RDD自己的分片数量,也决定了parent RDD Shuffle输出时的分片数量。
² 一个列表,存储存取每一个Partition的优先位置(preferred location)。对于一个HDFS文件来讲,这个列表保存的就是每一个Partition所在的块的位置。按照“移动数据不如移动计算”的理念,Spark在进行任务调度的时候,会尽量地将计算任务分配到其所要处理数据块的存储位置。
RDD的建立方式
val rdd1 = sc.textFile(“hdfs://192.168.88.111:9000/data/data.txt”)
val rdd1 = sc.parallelize(Array(1,2,3,4,5,6,7,8))
RDD 的基本原理
RDD中的全部转换都是延迟加载的,也就是说,它们并不会直接计算结果。相反的,它们只是记住这些应用到基础数据集(例如一个文件)上的转换动做。只有当发生一个要求返回结果给Driver的动做时,这些转换才会真正运行。这种设计让Spark更加有效率地运行。
转换 |
含义 |
map(func) |
返回一个新的RDD,该RDD由每个输入元素通过func函数转换后组成 |
filter(func) |
返回一个新的RDD,该RDD由通过func函数计算后返回值为true的输入元素组成 |
flatMap(func) |
相似于map,可是每个输入元素能够被映射为0或多个输出元素(因此func应该返回一个序列,而不是单一元素) |
mapPartitions(func) |
相似于map,但独立地在RDD的每个分片上运行,所以在类型为T的RDD上运行时,func的函数类型必须是Iterator[T] => Iterator[U] |
mapPartitionsWithIndex(func) |
相似于mapPartitions,但func带有一个整数参数表示分片的索引值,所以在类型为T的RDD上运行时,func的函数类型必须是(Int, Interator[T]) => Iterator[U] |
sample(withReplacement, fraction, seed) |
根据fraction指定的比例对数据进行采样,能够选择是否使用随机数进行替换,seed用于指定随机数生成器种子 |
union(otherDataset) |
对源RDD和参数RDD求并集后返回一个新的RDD |
intersection(otherDataset) |
对源RDD和参数RDD求交集后返回一个新的RDD |
distinct([numTasks])) |
对源RDD进行去重后返回一个新的RDD |
groupByKey([numTasks]) |
在一个(K,V)的RDD上调用,返回一个(K, Iterator[V])的RDD |
reduceByKey(func, [numTasks]) |
在一个(K,V)的RDD上调用,返回一个(K,V)的RDD,使用指定的reduce函数,将相同key的值聚合到一块儿,与groupByKey相似,reduce任务的个数能够经过第二个可选的参数来设置 |
aggregateByKey(zeroValue)(seqOp,combOp,[numTasks]) |
|
sortByKey([ascending], [numTasks]) |
在一个(K,V)的RDD上调用,K必须实现Ordered接口,返回一个按照key进行排序的(K,V)的RDD |
sortBy(func,[ascending], [numTasks]) |
与sortByKey相似,可是更灵活 |
join(otherDataset, [numTasks]) |
在类型为(K,V)和(K,W)的RDD上调用,返回一个相同key对应的全部元素对在一块儿的(K,(V,W))的RDD |
cogroup(otherDataset, [numTasks]) |
在类型为(K,V)和(K,W)的RDD上调用,返回一个(K,(Iterable<V>,Iterable<W>))类型的RDD |
cartesian(otherDataset) |
笛卡尔积 |
pipe(command, [envVars]) |
|
coalesce(numPartitions) |
|
repartition(numPartitions) |
|
repartitionAndSortWithinPartitions(partitioner) |
|
动做 |
含义 |
reduce(func) |
经过func函数汇集RDD中的全部元素,这个功能必须是课交换且可并联的 |
collect() |
在驱动程序中,以数组的形式返回数据集的全部元素 |
count() |
返回RDD的元素个数 |
first() |
返回RDD的第一个元素(相似于take(1)) |
take(n) |
返回一个由数据集的前n个元素组成的数组 |
takeSample(withReplacement,num, [seed]) |
返回一个数组,该数组由从数据集中随机采样的num个元素组成,能够选择是否用随机数替换不足的部分,seed用于指定随机数生成器种子 |
takeOrdered(n, [ordering]) |
|
saveAsTextFile(path) |
将数据集的元素以textfile的形式保存到HDFS文件系统或者其余支持的文件系统,对于每一个元素,Spark将会调用toString方法,将它装换为文件中的文本 |
saveAsSequenceFile(path) |
将数据集中的元素以Hadoop sequencefile的格式保存到指定的目录下,可使HDFS或者其余Hadoop支持的文件系统。 |
saveAsObjectFile(path) |
|
countByKey() |
针对(K,V)类型的RDD,返回一个(K,Int)的map,表示每个key对应的元素个数。 |
foreach(func) |
在数据集的每个元素上,运行函数func进行更新。 |
RDD经过persist方法或cache方法能够将前面的计算结果缓存,可是并非这两个方法被调用时当即缓存,而是触发后面的action时,该RDD将会被缓存在计算节点的内存中,并供后面重用。
经过查看源码发现cache最终也是调用了persist方法,默认的存储级别都是仅在内存存储一份,Spark的存储级别还有好多种,存储级别在object StorageLevel中定义的。
缓存有可能丢失,或者存储存储于内存的数据因为内存不足而被删除,RDD的缓存容错机制保证了即便缓存丢失也能保证计算的正确执行。经过基于RDD的一系列转换,丢失的数据会被重算,因为RDD的各个Partition是相对独立的,所以只须要计算丢失的部分便可,并不须要重算所有Partition。
Demo示例:
经过UI进行监控:
检查点(本质是经过将RDD写入Disk作检查点)是为了经过lineage(血统)作容错的辅助,lineage过长会形成容错成本太高,这样就不如在中间阶段作检查点容错,若是以后有节点出现问题而丢失分区,从作检查点的RDD开始重作Lineage,就会减小开销。
设置checkpoint的目录,能够是本地的文件夹、也能够是HDFS。通常是在具备容错能力,高可靠的文件系统上(好比HDFS, S3等)设置一个检查点路径,用于保存检查点数据。
分别举例说明:
l 本地目录
注意:这种模式,须要将spark-shell运行在本地模式上
l HDFS的目录
注意:这种模式,须要将spark-shell运行在集群模式上
l 源码中的一段话
l RDD的依赖关系
RDD和它依赖的父RDD(s)的关系有两种不一样的类型,即窄依赖(narrow dependency)和宽依赖(wide dependency)。
总结:窄依赖咱们形象的比喻为独生子女
总结:窄依赖咱们形象的比喻为超生
l Spark任务中的Stage
DAG(Directed Acyclic Graph)叫作有向无环图,原始的RDD经过一系列的转换就就造成了DAG,根据RDD之间的依赖关系的不一样将DAG划分红不一样的Stage,对于窄依赖,partition的转换处理在Stage中完成计算。对于宽依赖,因为有Shuffle的存在,只能在parent RDD处理完成后,才能开始接下来的计算,所以宽依赖是划分Stage的依据。
//经过并行化生成rdd
val rdd1 = sc.parallelize(List(5, 6, 4, 7, 3, 8, 2, 9, 1, 10))
//对rdd1里的每个元素乘2而后排序
val rdd2 = rdd1.map(_ * 2).sortBy(x => x, true)
//过滤出大于等于十的元素
val rdd3 = rdd2.filter(_ >= 10)
//将元素以数组的方式在客户端显示
rdd3.collect
val rdd1 = sc.parallelize(Array("a b c", "d e f", "h i j"))
//将rdd1里面的每个元素先切分在压平
val rdd2 = rdd1.flatMap(_.split(' '))
rdd2.collect
val rdd1 = sc.parallelize(List(5, 6, 4, 3))
val rdd2 = sc.parallelize(List(1, 2, 3, 4))
//求并集
val rdd3 = rdd1.union(rdd2)
//求交集
val rdd4 = rdd1.intersection(rdd2)
//去重
rdd3.distinct.collect
rdd4.collect
val rdd1 = sc.parallelize(List(("tom", 1), ("jerry", 3), ("kitty", 2)))
val rdd2 = sc.parallelize(List(("jerry", 2), ("tom", 1), ("shuke", 2)))
//求jion
val rdd3 = rdd1.join(rdd2)
rdd3.collect
//求并集
val rdd4 = rdd1 union rdd2
//按key进行分组
rdd4.groupByKey
rdd4.collect
val rdd1 = sc.parallelize(List(("tom", 1), ("tom", 2), ("jerry", 3), ("kitty", 2)))
val rdd2 = sc.parallelize(List(("jerry", 2), ("tom", 1), ("shuke", 2)))
//cogroup
val rdd3 = rdd1.cogroup(rdd2)
//注意cogroup与groupByKey的区别
rdd3.collect
val rdd1 = sc.parallelize(List(1, 2, 3, 4, 5))
//reduce聚合
val rdd2 = rdd1.reduce(_ + _)
rdd2.collect
val rdd1 = sc.parallelize(List(("tom", 1), ("jerry", 3), ("kitty", 2), ("shuke", 1)))
val rdd2 = sc.parallelize(List(("jerry", 2), ("tom", 3), ("shuke", 2), ("kitty", 5)))
val rdd3 = rdd1.union(rdd2)
//按key进行聚合
val rdd4 = rdd3.reduceByKey(_ + _)
rdd4.collect
//按value的降序排序
val rdd5 = rdd4.map(t => (t._2, t._1)).sortByKey(false).map(t => (t._2, t._1))
rdd5.collect
把每一个partition中的分区号和对应的值拿出来
接收一个函数参数:
l 第一个参数:分区号
l 第二个参数:分区中的元素
示例:将每一个分区中的元素和分区号打印出来。
val rdd1 = sc.parallelize(List(1,2,3,4,5,6,7,8,9), 2)
建立一个函数返回RDD中的每一个分区号和元素:
def func1(index:Int, iter:Iterator[Int]):Iterator[String] ={
iter.toList.map( x => "[PartID:" + index + ", value=" + x + "]" ).iterator
}
调用:rdd1.mapPartitionsWithIndex(func1).collect
先对局部聚合,再对全局聚合
示例:val rdd1 = sc.parallelize(List(1,2,3,4,5), 2)
查看每一个分区中的元素:
将每一个分区中的最大值求和,注意:初始值是0;
若是初始值时候10,则结果为:30
若是是求和,注意:初始值是0:
若是初始值是10,则结果是:45
一个字符串的例子:
val rdd2 = sc.parallelize(List("a","b","c","d","e","f"),2)
修改一下刚才的查看分区元素的函数
def func2(index: Int, iter: Iterator[(String)]) : Iterator[String] = {
iter.toList.map(x => "[partID:" + index + ", val: " + x + "]").iterator
}
两个分区中的元素:
[partID:0, val: a], [partID:0, val: b], [partID:0, val: c],
[partID:1, val: d], [partID:1, val: e], [partID:1, val: f]
运行结果:
更复杂一点的例子
val rdd3 = sc.parallelize(List("12","23","345","4567"),2)
rdd3.aggregate("")((x,y) => math.max(x.length, y.length).toString, (x,y) => x + y)
结果多是:”24”,也多是:”42”
val rdd4 = sc.parallelize(List("12","23","345",""),2)
rdd4.aggregate("")((x,y) => math.min(x.length, y.length).toString, (x,y) => x + y)
结果是:”10”,也多是”01”,
缘由:注意有个初始值””,其长度0,而后0.toString变成字符串
val rdd5 = sc.parallelize(List("12","23","","345"),2)
rdd5.aggregate("")((x,y) => math.min(x.length, y.length).toString, (x,y) => x + y)
结果是:”11”,缘由同上。
准备数据:
val pairRDD = sc.parallelize(List( ("cat",2), ("cat", 5), ("mouse", 4),("cat", 12), ("dog", 12), ("mouse", 2)), 2)
def func3(index: Int, iter: Iterator[(String, Int)]) : Iterator[String] = {
iter.toList.map(x => "[partID:" + index + ", val: " + x + "]").iterator
}
两个分区中的元素:
示例:
将每一个分区中的动物最多的个数求和
scala> pairRDD.aggregateByKey(0)(math.max(_, _), _ + _).collect
res69: Array[(String, Int)] = Array((dog,12), (cat,17), (mouse,6))
将每种动物个数求和
scala> pairRDD.aggregateByKey(0)(_+_, _ + _).collect
res71: Array[(String, Int)] = Array((dog,12), (cat,19), (mouse,6))
这个例子也可使用:reduceByKey
scala> pairRDD.reduceByKey(_+_).collect
res73: Array[(String, Int)] = Array((dog,12), (cat,19), (mouse,6))
都是将RDD中的分区进行重分区。
区别是:coalesce默认不会进行shuffle(false);而repartition会进行shuffle(true),即:会将数据真正经过网络进行重分区。
示例:
def func4(index: Int, iter: Iterator[(Int)]) : Iterator[String] = {
iter.toList.map(x => "[partID:" + index + ", val: " + x + "]").iterator
}
val rdd1 = sc.parallelize(List(1,2,3,4,5,6,7,8,9), 2)
下面两句话是等价的:
val rdd2 = rdd1.repartition(3)
val rdd3 = rdd1.coalesce(3,true) --->若是是false,查看RDD的length依然是2
参考:http://homepage.cs.latrobe.edu.au/zhe/ZhenHeSparkRDDAPIExamples.html