RDD算子（四）、血缘关系、持久化

news2024/10/5 17:23:37

1. foreach

分布式遍历每一个元素，调用指定函数

val rdd = sc.makeRDD(List(1, 2, 3, 4))
rdd.foreach(println)

结果是随机的，因为foreach是在每一个Executor端并发执行，所以顺序是不确定的。如果采集collect之后再调用foreach打印，则是在Driver端执行。

RDD的方法之所以叫算子，就是为了与scala集合的方法区分开来， scala集合的方法是在同一个节点执行的，而RDD的算子则是在Executor（分布式节点）执行的。从计算的角度讲，RDD算子外部的操作都是在Driver端执行，算子内部的操作都是在Executor端执行。

2. 闭包检测

class User {
    var age : Int = 30
}
val rdd = sc.makeRDD(List(1, 2, 3, 4))
val user = new User()
rdd.foreach(num => {
    println("age = " + (user.age + num))
})

因为foreach内部的操作是在Executor上执行的，所以在Driver上创建的user需要传递给各个Executor，如果user没有序列化，则会报错

class User extends Serializable{
    var age : Int = 30
}

或者将User变为样例类，因为样例类在编译时会自动混入序列化特质（实现可序列化接口）

case class User {
    var age : Int = 30
}

如果把原始集合变为空，依然会报错，这是因为RDD算子中传递的函数会包含闭包操作（匿名函数，算子内用到了算子外的数据），所以会进行闭包检测，即检查里面的变量是否序列化。

val rdd = sc.makeRDD(List[Int]())
val user = new User()
rdd.foreach(num => {
    println("age = " + (user.age + num))
})

 再看如下案例：

class Search(query:String) {
    def isMatch(s:String): Boolean {
        s.contains(query)
    }

    def getMatch1(rdd: RDD[String]): RDD[String] {
        rdd.filter(isMatch)
    }

    def getMatch2(rdd: RDD[String]): RDD[String] {
        rdd.filter(x => x.contains(query))
    }
}
val rdd = sc.makeRDD(Array("hello world", "hello spark", "hive", "atguigu"))
val search = new Search("h")
search.getMatch1(rdd).collect().foreach(println)

此时会报错Search类没有序列化，因为在rdd的filter算子内调用了query，而query作为类的构造参数，实际上是类的私有变量，isMatch方法相当于：

def isMatch(s:String): Boolean {
    s.contains(this.query)
}

this相当于类的对象，因此需要进行闭包检测。getMatch2也有类似的问题。除了将类序列化以及改为样例类之外，还可以将query赋给方法内部的临时变量：

def getMatch2(rdd: RDD[String]): RDD[String] {
    val s = query
    rdd.filter(x => x.contains(s))
}

3. 依赖关系

 每个RDD会保存血缘关系（不会保存数据），这样提高了容错性，因为如果其中某个RDD转换到另一个RDD失败了，就可以根据血缘关系来重新读取。RDD保存依赖关系而示意图如下：

血缘关系展示代码：

val lines : RDD[String] = sc.textFile("datas")
println(lines.toDebugString)
println("******************")

val words : RDD[String] = lines.flatMap(_.split(" "))
println(words.toDebugString)
println("******************")

val wordToOne = words.map(word=>(word, 1))
println(wordToOne.toDebugString)
println("******************")

val wordToSum : RDD[(String, Int] = wordToOne.reduceByKey(_+_)
println(wordToSum.toDebugString)
println("******************")

查看依赖关系只需直接将代码中的toDebugString改为dependencies即可

val lines : RDD[String] = sc.textFile("datas")
println(lines.dependencies)
println("******************")

val words : RDD[String] = lines.flatMap(_.split(" "))
println(words.dependencies)
println("******************")

val wordToOne = words.map(word=>(word, 1))
println(wordToOne.dependencies)
println("******************")

val wordToSum : RDD[(String, Int] = wordToOne.reduceByKey(_+_)
println(wordToSum.dependencies)
println("******************")

​​​​​​​

 一对一的依赖关系表示新的RDD的一个分区的数据来源于旧的RDD的一个分区的数据，也叫窄依赖，而Shuffle依赖关系表示新的RDD的一个分区的数据来源于旧的RDD的多个分区的数据，也叫宽依赖。

4. 阶段和任务划分

窄依赖中，分区有多少个，就有多少个任务，只有一个阶段；宽依赖中，有两个阶段，每个阶段的任务数等于分区数。

RDD阶段由有向无环图（DAG）表示

Application->Job->Stage->Task每一个层级是1对n的关系。

每个Application中可能会提交多个作业，一个作业会划分为多个阶段（阶段数=宽依赖个数+1），一个阶段可能因为多个分区而包含多个任务，一个阶段中的任务数=最后一个RDD的分区数。

5. cache和persist

如果对于同一份数据源，想做多个不同的功能（比如统计单词数以及根据单词分组），这些不同的功能在实现过程中有很多重复的步骤（比如很多相同的RDD转换），此时可能会引入性能问题。虽然看起来RDD转换的过程复用了，但是RDD不存储数据，只有逻辑，所以最终的行为算子会从头开始再读取相同的数据，比如下面代码：

val data : RDD[String] = sc.makeRDD(List("Hello Scala", "Hello Spark"))

val flatRDD : RDD[String] = data.flatMap(_.split(" "))

val mapRDD = flatRDD.map(word=>{
    println("@@@@@@@@@@@@@@@")
    (word, 1)
})

val reduceRDD : RDD[(String, Int)] = mapRDD.reduceByKey(_+_)

reduceRDD.collect.foreach(println)

println("****************")

val groupRDD = mapRDD.groupByKey()

groupRDD.collect.foreach(println)

 

可以看到，在一行*上下，@都执行了，说明数据从头开始读取，从最开始的RDD再次执行。 

为了解决这种性能问题，可以对mapRDD里的数据进行缓存，要么缓存在内存中，要么缓存在磁盘中，得看具体情况，这就是RDD的持久化操作。使用cache方法缓存在内存中:

val data : RDD[String] = sc.makeRDD(List("Hello Scala", "Hello Spark"))

val flatRDD : RDD[String] = data.flatMap(_.split(" "))

val mapRDD = flatRDD.map(word=>{
    println("@@@@@@@@@@@@@@@")
    (word, 1)
})

mapRDD.cache()

val reduceRDD : RDD[(String, Int)] = mapRDD.reduceByKey(_+_)

reduceRDD.collect.foreach(println)

println("****************")

val groupRDD = mapRDD.groupByKey()

groupRDD.collect.foreach(println)

 

放在内存中可能不安全，使用persist方法缓存在磁盘中：

val data : RDD[String] = sc.makeRDD(List("Hello Scala", "Hello Spark"))

val flatRDD : RDD[String] = data.flatMap(_.split(" "))

val mapRDD = flatRDD.map(word=>{
    println("@@@@@@@@@@@@@@@")
    (word, 1)
})

mapRDD.persist(StorageLevel.DISK_ONLY)

val reduceRDD : RDD[(String, Int)] = mapRDD.reduceByKey(_+_)

reduceRDD.collect.foreach(println)

println("****************")

val groupRDD = mapRDD.groupByKey()

groupRDD.collect.foreach(println)

注意：持久化操作也是等到行动算子触发才会真正执行。持久化操作不一定都是为了重用才引入的，有些情况下，前面一些RDD转换操作耗时很长或者数据很重要的场合，也可以进行持久化操作，这样一旦中间出了问题，重新执行任务不至于再执行之前耗时很长的操作。

除了以上的cache和persist方法，还可以使用检查点（checkpoint）的方法进行持久化操作。checkpoint需要落盘，因此需要指定存储路径，之前的persist方法也要落盘，只不过它存储在临时路径，任务执行完就会删除，而checkpoint是永久化存储。

sc.setCheckPointDir("cp")

val data : RDD[String] = sc.makeRDD(List("Hello Scala", "Hello Spark"))

val flatRDD : RDD[String] = data.flatMap(_.split(" "))

val mapRDD = flatRDD.map(word=>{
    println("@@@@@@@@@@@@@@@")
    (word, 1)
})

mapRDD.checkpoint()

val reduceRDD : RDD[(String, Int)] = mapRDD.reduceByKey(_+_)

reduceRDD.collect.foreach(println)

println("****************")

val groupRDD = mapRDD.groupByKey()

groupRDD.collect.foreach(println)

但是checkpoint会单独再开启一个作业，因此效率可能更低。但是与cache联合执行，即先cache，再checkpoint，就不会开启新的作业。

另外，使用cache方法会改变RDD的血缘关系：

val data : RDD[String] = sc.makeRDD(List("Hello Scala", "Hello Spark"))

val flatRDD : RDD[String] = data.flatMap(_.split(" "))

val mapRDD = flatRDD.map(word=>{
    println("@@@@@@@@@@@@@@@")
    (word, 1)
})

mapRDD.checkpoint()
println(mapRDD.toDebugString)

val reduceRDD : RDD[(String, Int)] = mapRDD.reduceByKey(_+_)

reduceRDD.collect.foreach(println)

println("****************")
println(mapRDD.toDebugString)

 

 

可以看到，cache方法（其实persis方法也会） 在血缘关系中添加新的依赖（原来的依赖还保留）。但是checkpoint方法会改变原来的血缘关系，建立新的血缘关系（等同于数据源变了）：

sc.setCheckPointDir("cp")


val data : RDD[String] = sc.makeRDD(List("Hello Scala", "Hello Spark"))

val flatRDD : RDD[String] = data.flatMap(_.split(" "))

val mapRDD = flatRDD.map(word=>{
    println("@@@@@@@@@@@@@@@")
    (word, 1)
})

mapRDD.checkpoint()
println(mapRDD.toDebugString)

val reduceRDD : RDD[(String, Int)] = mapRDD.reduceByKey(_+_)

reduceRDD.collect.foreach(println)

println("****************")
println(mapRDD.toDebugString)

 

6. 自定义分区器

class MyPartitioner extends Partitioner {
    override def numPartitions : Int = n  //自定义，可以写死

    override def getPartition(key : Any) : Int = {
        key match {
            case "xxx" => 0
            case _ => 1
        }
    }
    
}

分区器传给RDD：

val partitionRDD = rdd.partitionBy(new MyPartitioner)

 

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