Spark之RDD强化学习

一、RDD依赖关系

1、RDD的依赖关系分为窄依赖和宽依赖;
2、窄依赖是说父RDD的每一个分区最多被一个子RDD的分区应用,也就是它的出度为1;
3、宽依赖是说父RDD的每一个分区被多个子RDD的分区来应用,也就是它的出度大于等于2;
4、应用在整个过程中,RDD之间形成的产生关系,就叫做血统关系,RDD在没有持久化的时候默认是不保存的,如果需要那么就要根据血统关系来重新计算;
5、应用在执行过程中是分为多个stage来进行的,划分stage的关键就是判断是不是存在宽依赖。从action往前去推整个stage的划分。

二、RDD的持久化

持久化操作

对照表

1、RDD的持久化主要通过persist和cache操作来实现。cache操作就相当于storagelevel为MEMORY_ONLY的persist操作。

def persist():this.type=persist(StorageLevel.MEMORY_ONLY)
def cache():this.type=persisit()

2、持久化它的存储等级可以分为:存储的位置(磁盘、内存、非堆内存)、是否序列化、存储的份数(1,2)

三、RDD的检查点机制

1、spark中对于数据的保存除了持久化操作之外,还提供了一种检查点的机制,检查点(本质是通过RDD写入Disk做检查点)是为了通过lineage做容错的辅助,lineage过长会造成容错成本过高,这样就不如在中间阶段做检查点容错,如果之后有节点出现问题而丢失分区,从做检查点的RDD开始重做lineage,就会减少开销。检查点通过将数据写入到HDFS文件系统实现了RDD的检查点功能。
2、cache和checkpoint是由显著区别的,缓存把RDD计算出来然后放在内存中,但是RDD的依赖链(相当于数据库中的redo日志),也不能丢掉,当某个点某个executor宕了,上面cache的RDD就会丢掉,需要通过依赖链重放计算出来,不同的是checkpoint是把RDD保存在HDFS中,是多副本可靠存储,所以依赖链就可以丢掉了,就斩断了依赖链,是通过复制实现的高容错。
3、如果存在以下场景,则比较适合使用检查点机制
a、DAG的lineage过长,如果重算则开销太大(如在PageRank中)。
b、在宽依赖上做checkpoint获得的收益更大。
为当前RDD设置检查点。该函数将会创建一个二进制的文件,并存储到checkpoint目录中,该目录使用SparkContext.setCheckpointDir()设置的。在checkpoint的过程中,该RDD的所有依赖于父RDD中的信息将会全部被移出,对RDD进行checkpoint操作并不会马上被执行,必须执行Action操作才能触发。
4、checkpoint的使用
a、先创建一个RDD
b、设置sparkContext的checkpoint目录,如果是用spark-shell,那么就是sc.setCheckpointDir("...")
c、在RDD上调用checkpoint方法
d、触发RDD的行动操作,让RDD的数据真实写入checkpoint目录。
注意:整个checkpoint的读取是用户透明的

四、键值对RDD数据分区

1、spark支持Hash分区和Range分区,用户也可以自定义分区,Hash分区为当前的默认分区,spark中分区器直接决定了RDD中分区的个数、RDD中每条数据经过shuffle过程属于哪个分区和Reduce的个数,讲一下hash分区和range分区:
hash分区:对于给定的key,计算其hashCode,并除于分区的个数取余--容易造成数据倾斜
range分区:采用的是水塘抽样算法:将数据一部分放在分区中,避免了一个数据倾斜的状态
注意:
a、只有Key-Value类型的RDD才有分区的,非Key-Value类型的RDD分区的值是None;

b、每个RDD的分区ID范围:0~numPartition-1,决定这个值是属于哪个分区的。
需要触发一下:
接下来我们看一下,有无检查点机制的区别(这里check2进行了checkpoint,nocheck没有设置checkpoint):
nocheck
check2

经过几次计算发现,nocheck每次都不同,check2第一次触发到HDFS上之后,每次都从HDFS上获取,所以都是相同的,而且checkpoint在spark streaming用的较多。
下面我们进行一下分区操作:首先初始化时我们给了8个分区
8个分区
每个分区的分布情况

接下来我们再次进行分区:
3个分区
注意这个时候生成了新的分区res33,原始分区还是8个,新的分区是3个,不要混淆
对比一下
这是新的分区分布,分区的方法是哈希分区,以key为分区目标,key%3的余数划分分区,所以key值为1和4的在同一个分区里面
这里有一个重要的知识点就是自定义分区,自定义分区要先定义一个方法继承Partitioner
class CustomerPartitioner(numParts:Int) extends org.apache.spark.Partitioner{
    override def numPartitions:Int=numParts
    override def getPartition(key:Any):Int={
    val ckey:String=key.toString
    ckey.substring(ckey.length-1).toInt%numParts
}
}

这里的numParts的取值范围是0~length-1,然后我们定义一个RDD

这个时候的分区我们没有指定所有只有一个,接下来我们进行自定义分区
调用刚才的方法

五、RDD累加器和广播变量

1、累加器

一、累加器的使用
1、首先需要通过sparkcontext去声明一个累加器,方法是accumulator,在声明的过程中需要提供累加器的初始值。
2、你可以在转换操作或者行动上直接使用累加器, 可以通过 += 操作符增加累加器的值,但是不能够读取累加器。
注意: 一般不推荐在转换操作使用累加器。一般推荐在行动操作中去使用。
3、 Driver可以通过累加器.value 操作类读取累加器的值并输出。
二、自定义累加器
1、需要继承AccumulatorV2这个虚拟类,然后提供类型参数
a、增加值类型参数
b、输出值类型参数

// 累加器内部数据结构是否为空
override def isZero: Boolean = ???
// 让SPark框架能够调用copy函数产生一个新的系统的类=累加器实例。
override def copy(): AccumulatorV2[String, util.Set[String]] = ???
// 重置你的累加器数据结构
override def reset(): Unit = ???
// 提供修改累加器的方法
override def add(v: String): Unit = ???
// 用于合并多个分区的累加器实例
override def merge(other: AccumulatorV2[String, util.Set[String]]): Unit = ???
// 通过value方法输出你的累加器最终结果
override def value: util.Set[String] = ???

2、需要创建一个SparkContext
3、需要创建一个自定义累加器实例
4、需要通过SparkContext去注册你的累加器,

val accum = new LogAccumulator
sc.register(accum, "logAccum")

5、需要在转换或者行动操作中使用累加器。
6、在Driver中输出累加器的结果。

2、广播变量

1、广播变量的出现时为了解决只读大对象分发的问题。
2、如果不是广播变量,那么使用的变量会跟分区进行分发,效率比较低。
3、广播变量的使用:
a、通过SparkContext.broadcast(对象) 来声明一个广播变量。
b、通过广播变量的变量名的value方法来获取广播变量的值。

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