Spark2.1.0入门：Spark的安装和使用

林子雨老师 2017年2月19日 (updated: 2017年3月22日) 9278

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Spark可以独立安装使用，也可以和Hadoop一起安装使用。本教程中，我们采用和Hadoop一起安装使用，这样，就可以让Spark使用HDFS存取数据。需要说明的是，当安装好Spark以后，里面就自带了scala环境，不需要额外安装scala，因此，“Spark安装”这个部分的教程，假设读者的计算机上，没有安装Scala，也没有安装Java（当然了，如果已经安装Java和Scala，也没有关系，依然可以继续按照本教程进行安装），也就是说，你的计算机目前只有Linux系统，其他的软件和环境都没有安装（没有Java，没有Scala，没有Hadoop，没有Spark），需要从零开始安装所有大数据相关软件。下面，需要你在自己的Linux系统上（笔者采用的Linux系统是Ubuntu16.04），首先安装Java和Hadoop，然后再安装Spark（Spark安装好以后，里面就默认包含了Scala解释器）。本教程的具体运行环境如下：

Ubuntu16.04以上
Hadoop 2.7.1以上
Java JDK 1.7以上
Spark 2.1.0

一、安装Hadoop

如果你的计算机上已经安装了Hadoop，本步骤可以略过。这里假设没有安装。如果没有安装Hadoop，请访问Hadoop安装教程_单机/伪分布式配置_Hadoop2.6.0/Ubuntu14.04,依照教程学习安装即可。注意，在这个Hadoop安装教程中，就包含了Java的安装，所以，按照这个教程，就可以完成JDK和Hadoop这二者的安装。

二、安装 Spark

在Linux系统中打开浏览器，访问Spark官方下载地址，按照如下图下载。

由于我们已经自己安装了Hadoop，所以，在“Choose a package type”后面需要选择“Pre-build with user-provided Hadoop [can use with most Hadoop distributions]”，然后，点击“Download Spark”后面的“spark-2.1.0-bin-without-hadoop.tgz”下载即可。下载的文件，默认会被浏览器保存在“/home/hadoop/下载”目录下。需要说明的是，Pre-build with user-provided Hadoop: 属于“Hadoop free”版，这样，下载到的Spark，可应用到任意Hadoop 版本。

Spark部署模式主要有四种：Local模式（单机模式）、Standalone模式（使用Spark自带的简单集群管理器）、YARN模式（使用YARN作为集群管理器）和Mesos模式（使用Mesos作为集群管理器）。
这里介绍Local模式（单机模式）的 Spark安装。我们选择Spark 2.1.0版本，并且假设当前使用用户名hadoop登录了Linux操作系统。

sudo tar -zxf ~/下载/spark-2.1.0-bin-without-hadoop.tgz -C /usr/local/
cd /usr/local
sudo mv ./spark-2.1.0-bin-without-hadoop/ ./spark
sudo chown -R hadoop:hadoop ./spark # 此处的 hadoop 为你的用户名

安装后，还需要修改Spark的配置文件spark-env.sh

cd /usr/local/spark
cp ./conf/spark-env.sh.template ./conf/spark-env.sh

编辑spark-env.sh文件(vim ./conf/spark-env.sh)，在第一行添加以下配置信息:

export SPARK_DIST_CLASSPATH=$(/usr/local/hadoop/bin/hadoop classpath)

有了上面的配置信息以后，Spark就可以把数据存储到Hadoop分布式文件系统HDFS中，也可以从HDFS中读取数据。如果没有配置上面信息，Spark就只能读写本地数据，无法读写HDFS数据。
配置完成后就可以直接使用，不需要像Hadoop运行启动命令。
通过运行Spark自带的示例，验证Spark是否安装成功。

cd /usr/local/spark
bin/run-example SparkPi

执行时会输出非常多的运行信息，输出结果不容易找到，可以通过 grep 命令进行过滤（命令中的 2>&1 可以将所有的信息都输出到 stdout 中，否则由于输出日志的性质，还是会输出到屏幕中）:

bin/run-example SparkPi 2>&1 | grep "Pi is"

这里涉及到Linux Shell中管道的知识，详情可以参考Linux Shell中的管道命令
过滤后的运行结果如下图示，可以得到π 的 5 位小数近似值：

三、在 Spark Shell 中运行代码

学习Spark程序开发，建议首先通过spark-shell交互式学习，加深Spark程序开发的理解。
这里介绍Spark Shell 的基本使用。Spark shell 提供了简单的方式来学习 API，并且提供了交互的方式来分析数据。你可以输入一条语句，Spark shell会立即执行语句并返回结果，这就是我们所说的REPL（Read-Eval-Print Loop，交互式解释器），为我们提供了交互式执行环境，表达式计算完成就会输出结果，而不必等到整个程序运行完毕，因此可即时查看中间结果，并对程序进行修改，这样可以在很大程度上提升开发效率。
Spark Shell 支持 Scala 和 Python，这里使用 Scala 来进行介绍。

前面已经安装了Hadoop和Spark，如果Spark不使用HDFS和YARN，那么就不用启动Hadoop也可以正常使用Spark。如果在使用Spark的过程中需要用到 HDFS，就要首先启动 Hadoop（启动Hadoop的方法可以参考上面给出的Hadoop安装教程）。
这里假设不需要用到HDFS，因此，就没有启动Hadoop。现在我们直接开始使用Spark。
spark-shell命令及其常用的参数如下：

./bin/spark-shell --master

Spark的运行模式取决于传递给SparkContext的Master URL的值。Master URL可以是以下任一种形式：
* local 使用一个Worker线程本地化运行SPARK(完全不并行)
* local[*] 使用逻辑CPU个数数量的线程来本地化运行Spark
* local[K] 使用K个Worker线程本地化运行Spark（理想情况下，K应该根据运行机器的CPU核数设定）
* spark://HOST:PORT 连接到指定的Spark standalone master。默认端口是7077.
* yarn-client 以客户端模式连接YARN集群。集群的位置可以在HADOOP_CONF_DIR 环境变量中找到。
* yarn-cluster 以集群模式连接YARN集群。集群的位置可以在HADOOP_CONF_DIR 环境变量中找到。
* mesos://HOST:PORT 连接到指定的Mesos集群。默认接口是5050。

需要强调的是，这里我们采用“本地模式”（local）运行Spark，关于如何在集群模式下运行Spark，可以参考后面的“在集群上运行Spark应用程序”。
在Spark中采用本地模式启动Spark Shell的命令主要包含以下参数：
--master：这个参数表示当前的Spark Shell要连接到哪个master，如果是local[*]，就是使用本地模式启动spark-shell，其中，中括号内的星号表示需要使用几个CPU核心(core)；
--jars：这个参数用于把相关的JAR包添加到CLASSPATH中；如果有多个jar包，可以使用逗号分隔符连接它们；

比如，要采用本地模式，在4个CPU核心上运行spark-shell：

cd /usr/local/spark
./bin/spark-shell --master local[4]

或者，可以在CLASSPATH中添加code.jar，命令如下：

cd /usr/local/spark
./bin/spark-shell --master local[4] --jars code.jar

可以执行“spark-shell --help”命令，获取完整的选项列表，具体如下：

cd /usr/local/spark
./bin/spark-shell --help

上面是命令使用方法介绍，下面正式使用命令进入spark-shell环境，可以通过下面命令启动spark-shell环境：

bin/spark-shell

该命令省略了参数，这时，系统默认是“bin/spark-shell --master local[*]”，也就是说，是采用本地模式运行，并且使用本地所有的CPU核心。

启动spark-shell后，就会进入“scala>”命令提示符状态,如下图所示：

现在，你就可以在里面输入scala代码进行调试了。

比如，下面在命令提示符后面输入一个表达式“8 * 2 + 5”，然后回车，就会立即得到结果：

scala> 8*2+5
res0: Int = 21

最后，可以使用命令“:quit”退出Spark Shell，如下所示：

scala>:quit

或者，也可以直接使用“Ctrl+D”组合键，退出Spark Shell。

四、Spark独立应用程序编程

接着我们通过一个简单的应用程序 SimpleApp 来演示如何通过 Spark API 编写一个独立应用程序。使用 Scala 编写的程序需要使用 sbt 进行编译打包，相应的，Java 程序使用 Maven 编译打包，而 Python 程序通过 spark-submit 直接提交。

（一）编写Scala独立应用程序

安装sbt
sbt是一款Spark用来对scala编写程序进行打包的工具，这里简单介绍sbt的安装过程，感兴趣的读者可以参考官网资料了解更多关于sbt的内容。
Spark 中没有自带 sbt，这里直接给出sbt-launch.jar的下载地址，直接点击下载即可。
我们选择安装在 /usr/local/sbt 中：
1. sudo mkdir /usr/local/sbt
2. sudo chown -R hadoop /usr/local/sbt # 此处的 hadoop 为你的用户名
3. cd /usr/local/sbt
Shell 命令
下载后，执行如下命令拷贝至 /usr/local/sbt 中：
1. cp ~/下载/sbt-launch.jar .
Shell 命令
接着在 /usr/local/sbt 中创建 sbt 脚本（vim ./sbt），添加如下内容：
```
#!/bin/bash
SBT_OPTS="-Xms512M -Xmx1536M -Xss1M -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:MaxPermSize=256M"
java $SBT_OPTS -jar `dirname $0`/sbt-launch.jar "$@"
```
保存后，为 ./sbt 脚本增加可执行权限：
1. chmod u+x ./sbt
Shell 命令
最后运行如下命令，检验 sbt 是否可用（请确保电脑处于联网状态，首次运行会处于 “Getting org.scala-sbt sbt 0.13.11 ...” 的下载状态，请耐心等待。笔者等待了 7 分钟才出现第一条下载提示）：
1. ./sbt sbt-version
Shell 命令
只要能得到如下图的版本信息就没问题：

2.编写Scala应用程序
在终端中执行如下命令创建一个文件夹 sparkapp 作为应用程序根目录：
1. cd ~ # 进入用户主文件夹
2. mkdir ./sparkapp # 创建应用程序根目录
3. mkdir -p ./sparkapp/src/main/scala # 创建所需的文件夹结构
Shell 命令
在 ./sparkapp/src/main/scala 下建立一个名为 SimpleApp.scala 的文件（vim ./sparkapp/src/main/scala/SimpleApp.scala），添加代码如下（目前不需要理解代码的具体含义，只需要理解如何编译运行代码就可以）：
1. /* SimpleApp.scala */
2. import org.apache.spark.SparkContext
3. import org.apache.spark.SparkContext._
4. import org.apache.spark.SparkConf
6. object SimpleApp {
7. def main(args: Array[String]) {
8. val logFile = "file:///usr/local/spark/README.md" // Should be some file on your system
9. val conf = new SparkConf().setAppName("Simple Application")
10. val sc = new SparkContext(conf)
11. val logData = sc.textFile(logFile, 2).cache()
12. val numAs = logData.filter(line => line.contains("a")).count()
13. val numBs = logData.filter(line => line.contains("b")).count()
14. println("Lines with a: %s, Lines with b: %s".format(numAs, numBs))
15. }
16. }
scala
该程序计算 /usr/local/spark/README 文件中包含 "a" 的行数和包含 "b" 的行数。代码第8行的 /usr/local/spark 为 Spark 的安装目录，如果不是该目录请自行修改。不同于 Spark shell，独立应用程序需要通过 val sc = new SparkContext(conf) 初始化 SparkContext，SparkContext 的参数 SparkConf 包含了应用程序的信息。

3.使用sbt打包Scala程序

该程序依赖 Spark API，因此我们需要通过 sbt 进行编译打包。请在./sparkapp 中新建文件 simple.sbt（vim ./sparkapp/simple.sbt），添加内容如下，声明该独立应用程序的信息以及与 Spark 的依赖关系：

name := "Simple Project"
version := "1.0"
scalaVersion := "2.11.8"
libraryDependencies += "org.apache.spark" %% "spark-core" % "2.1.0"

文件 simple.sbt 需要指明 Spark 和 Scala 的版本。在上面的配置信息中，scalaVersion用来指定scala的版本，sparkcore用来指定spark的版本，这两个版本信息都可以在之前的启动 Spark shell 的过程中，从屏幕的显示信息中找到。下面就是笔者在启动过程当中，看到的相关版本信息（备注：屏幕显示信息会很长，需要往回滚动屏幕仔细寻找信息）。

为保证 sbt 能正常运行，先执行如下命令检查整个应用程序的文件结构：

cd ~/sparkapp
find .

文件结构应如下图所示：

SimpleApp的文件结构

接着，我们就可以通过如下代码将整个应用程序打包成 JAR（首次运行同样需要下载依赖包）：

/usr/local/sbt/sbt package

对于刚安装好的Spark和sbt而言，第一次运行上面的打包命令时，会需要几分钟的运行时间，因为系统会自动从网络上下载各种文件。后面再次运行上面命令，就会很快，因为不再需要下载相关文件。
打包成功的话，会输出如下内容：

hadoop@dblab:~/sparkapp$ /usr/local/sbt/sbt package
OpenJDK 64-Bit Server VM warning: ignoring option MaxPermSize=256M; support was removed in 8.0
[info] Set current project to Simple Project (in build file:/home/hadoop/sparkapp/)
[success] Total time: 2 s, completed 2017-2-19 15:45:29

生成的 jar 包的位置为 ~/sparkapp/target/scala-2.11/simple-project_2.11-1.0.jar。

4.通过 spark-submit 运行程序

最后，我们就可以将生成的 jar 包通过 spark-submit 提交到 Spark 中运行了，命令如下：

/usr/local/spark/bin/spark-submit --class "SimpleApp" ~/sparkapp/target/scala-2.11/simple-project_2.11-1.0.jar
#上面命令执行后会输出太多信息，可以不使用上面命令，而使用下面命令查看想要的结果
/usr/local/spark/bin/spark-submit --class "SimpleApp" ~/sparkapp/target/scala-2.11/simple-project_2.11-1.0.jar 2>&1 | grep "Lines with a:"

最终得到的结果如下：

Lines with a: 62, Lines with b: 30

自此，你就完成了你的第一个 Spark 应用程序了。

（二）Java独立应用编程

1.安装maven
ubuntu中没有自带安装maven，需要手动安装maven。可以访问maven官方下载自己下载。这里直接给出apache-maven-3.3.9-bin.zip的下载地址,直接点击下载即可。
选择安装在/usr/local/maven中：

sudo unzip ~/下载/apache-maven-3.3.9-bin.zip -d /usr/local
cd /usr/local
sudo mv apache-maven-3.3.9/ ./maven
sudo chown -R hadoop ./maven

2.Java应用程序代码
在终端执行如下命令创建一个文件夹sparkapp2作为应用程序根目录

cd ~ #进入用户主文件夹
mkdir -p ./sparkapp2/src/main/java

在 ./sparkapp2/src/main/java 下建立一个名为 SimpleApp.java 的文件（vim ./sparkapp2/src/main/java/SimpleApp.java），添加代码如下：

/*** SimpleApp.java ***/
import org.apache.spark.api.java.*;
import org.apache.spark.api.java.function.Function;
public class SimpleApp {
public static void main(String[] args) {
String logFile = "file:///usr/local/spark/README.md"; // Should be some file on your system
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext("local", "Simple App",
"file:///usr/local/spark/", new String[]{"target/simple-project-1.0.jar"});
JavaRDD<String> logData = sc.textFile(logFile).cache();
long numAs = logData.filter(new Function<String, Boolean>() {
public Boolean call(String s) { return s.contains("a"); }
}).count();
long numBs = logData.filter(new Function<String, Boolean>() {
public Boolean call(String s) { return s.contains("b"); }
}).count();
System.out.println("Lines with a: " + numAs + ", lines with b: " + numBs);
}
}

 
      
      Java

 该程序依赖Spark Java API,因此我们需要通过Maven进行编译打包。在./sparkapp2中新建文件pom.xml(vim ./sparkapp2/pom.xml),添加内容如下，声明该独立应用程序的信息以及与Spark的依赖关系：

    
        edu.berkeley
        simple-project
        4.0.0
        Simple Project
        jar
        1.0
        
            
                Akka repository
                http://repo.akka.io/releases
            
        
        
             
                org.apache.spark
                spark-core_2.11
                2.1.0

关于Spark dependency的依赖关系，可以访问The Central Repository。搜索spark-core可以找到相关依赖关系信息。

3.使用maven打包java程序
为了保证maven能够正常运行，先执行如下命令检查整个应用程序的文件结构:

cd ~/sparkapp2
find

文件结构如下图：

接着，我们可以通过如下代码将这整个应用程序打包成Jar(注意：电脑需要保持连接网络的状态，而且首次运行mvn package命令时，系统会自动从网络下载相关的依赖包，同样消耗几分钟的时间，后面再次运行mvn package命令，速度就会快很多):

/usr/local/maven/bin/mvn package

如果运行上面命令后出现类似下面的信息，说明生成Jar包成功：

[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time: 6.583 s
[INFO] Finished at: 2017-02-19T15:52:08+08:00
[INFO] Final Memory: 15M/121M
[INFO] ------------------------------------------------------------------------

4.通过spark-submit 运行程序

可以通过spark-submit提交应用程序，该命令的格式如下：

./bin/spark-submit 
  --class   //需要运行的程序的主类，应用程序的入口点
  --master   //Master URL，下面会有具体解释
  --deploy-mode    //部署模式
  ... # other options  //其他参数
    //应用程序JAR包
  [application-arguments] //传递给主类的主方法的参数

deploy-mode这个参数用来指定应用程序的部署模式，部署模式有两种：client和cluster，默认是client。当采用client部署模式时，就是直接在本地运行Driver Program，当采用cluster模式时，会在Worker节点上运行Driver Program。比较常用的部署策略是从网关机器提交你的应用程序，这个网关机器和你的Worker集群进行协作。在这种设置下，比较适合采用client模式，在client模式下，Driver直接在spark-submit进程中启动，这个进程直接作为集群的客户端，应用程序的输入和输出都和控制台相连接。因此，这种模式特别适合涉及REPL的应用程序。另一种选择是，如果你的应用程序从一个和Worker机器相距很远的机器上提交，那么采用cluster模式会更加合适，它可以减少Driver和Executor之间的网络迟延。

最后，针对上面编译打包得到的应用程序，可以通过将生成的jar包通过spark-submit提交到Spark中运行，如下命令：

/usr/local/spark/bin/spark-submit --class "SimpleApp" ~/sparkapp2/target/simple-project-1.0.jar
#上面命令执行后会输出太多信息，可以不使用上面命令，而使用下面命令查看想要的结果
/usr/local/spark/bin/spark-submit --class "SimpleApp" ~/sparkapp2/target/simple-project-1.0.jar 2>&1 | grep "Lines with a"

最后得到的结果如下:

Lines with a: 62, Lines with b: 30

Spark2.1.0入门：Spark的安装和使用

Spark2.1.0入门：Spark的安装和使用

一、安装Hadoop

二、安装 Spark

三、在 Spark Shell 中运行代码

四、Spark独立应用程序编程

（一）编写Scala独立应用程序

（二）Java独立应用编程

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