SparkSQL-Parquet文件

Parquet是一种支持多种数据处理系统的柱状的数据格式，Parquet文件中保留了原始数据的模式。Spark SQL提供了Parquet文件的读写功能。

列式存储和行式存储相比有哪些优势呢？

1. 可以跳过不符合条件的数据，只读取需要的数据，降低IO数据量。
2. 压缩编码可以降低磁盘存储空间。由于同一列的数据类型是一样的，可以使用更高效的压缩编码（例如Run Length Encoding和Delta Encoding）进一步节约存储空间。
3. 只读取需要的列，支持向量运算，能够获取更好的扫描性能。

一 读取Parquet文件

import org.apache.spark.api.java.function.MapFunction;
import org.apache.spark.sql.Encoders;
import org.apache.spark.sql.Dataset;
import org.apache.spark.sql.Row;

Dataset peopleDF = spark.read().json("examples/src/main/resources/people.json");

// DataFrames can be saved as Parquet files, maintaining the schema information
peopleDF.write().parquet("people.parquet");

// Read in the Parquet file created above.
// Parquet files are self-describing so the schema is preserved
// The result of loading a parquet file is also a DataFrame
Dataset parquetFileDF = spark.read().parquet("people.parquet");

// Parquet files can also be used to create a temporary view and then used in SQL statements
parquetFileDF.createOrReplaceTempView("parquetFile");
Dataset namesDF = spark.sql("SELECT name FROM parquetFile WHERE age BETWEEN 13 AND 19");
Dataset namesDS = namesDF.map(
    (MapFunction) row -> "Name: " + row.getString(0),
    Encoders.STRING());
namesDS.show();
// +------------+
// |       value|
// +------------+
// |Name: Justin|
// +------------+

二 解析分区信息

对表进行分区是对数据进行优化的方式之一。在分区的表内，数据通过分区列将数据存储在不同的目录下。Parquet数据源现在能够自动发现并解析分区信息。例如，对人口数据进行分区存储，分区列为gender和country，使用下面的目录结构：

path
└── to
    └── table
        ├── gender=male
        │   ├── ...
        │   │
        │   ├── country=US
        │   │   └── data.parquet
        │   ├── country=CN
        │   │   └── data.parquet
        │   └── ...
        └── gender=female
            ├── ...
            │
            ├── country=US
            │   └── data.parquet
            ├── country=CN
            │   └── data.parquet
            └── ...

通过传递path/to/table给 SQLContext.read.parquet或SQLContext.read.load，Spark SQL将自动解析分区信息。返回的DataFrame的Schema如下：

root
|-- name: string (nullable = true)
|-- age: long (nullable = true)
|-- gender: string (nullable = true)
|-- country: string (nullable = true)

需要注意的是，数据的分区列的数据类型是自动解析的。当前，支持数值类型和字符串类型。自动解析分区类型的参数为：spark.sql.sources.partitionColumnTypeInference.enabled，默认值为true。如果想关闭该功能，直接将该参数设置为disabled。此时，分区列数据格式将被默认设置为string类型，不再进行类型解析。

从 Spark 1.6.0 开始, 默认情况下, partition discovery （分区发现）只能找到给定路径下的 partitions （分区）.对于上述示例, 如果用户将 path/to/table/gender=male 传递给 SparkSession.read.parquet 或 SparkSession.read.load , 则 gender 将不被视为 partitioning column （分区列）.如果用户需要指定 partition discovery （分区发现）应该开始的基本路径, 则可以在数据源选项中设置 basePath.例如, 当 path/to/table/gender=male 是数据的路径并且用户将 basePath 设置为 path/to/table/, gender 将是一个 partitioning column （分区列）。

三 Schema合并

像ProtocolBuffer、Avro和Thrift那样，Parquet也支持Schema evolution（Schema演变）。用户可以先定义一个简单的Schema，然后逐渐的向Schema中增加列描述。通过这种方式，用户可以获取多个有不同Schema但相互兼容的Parquet文件。现在Parquet数据源能自动检测这种情况，并合并这些文件的schemas。

因为Schema合并是一个高消耗的操作，在大多数情况下并不需要，所以Spark SQL从1.5.0开始默认关闭了该功能。可以通过下面两种方式开启该功能：

• 当数据源为Parquet文件时，将数据源选项mergeSchema设置为true
• 设置全局SQL选项spark.sql.parquet.mergeSchema为true

示例如下：

import java.io.Serializable;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

import org.apache.spark.sql.Dataset;
import org.apache.spark.sql.Row;

public static class Square implements Serializable {
  private int value;
  private int square;

  // Getters and setters...

}

public static class Cube implements Serializable {
  private int value;
  private int cube;

  // Getters and setters...

}

List squares = new ArrayList<>();
for (int value = 1; value <= 5; value++) {
  Square square = new Square();
  square.setValue(value);
  square.setSquare(value * value);
  squares.add(square);
}

// Create a simple DataFrame, store into a partition directory
Dataset squaresDF = spark.createDataFrame(squares, Square.class);
squaresDF.write().parquet("data/test_table/key=1");

List cubes = new ArrayList<>();
for (int value = 6; value <= 10; value++) {
  Cube cube = new Cube();
  cube.setValue(value);
  cube.setCube(value * value * value);
  cubes.add(cube);
}

// Create another DataFrame in a new partition directory,
// adding a new column and dropping an existing column
Dataset cubesDF = spark.createDataFrame(cubes, Cube.class);
cubesDF.write().parquet("data/test_table/key=2");

// Read the partitioned table
Dataset mergedDF = spark.read().option("mergeSchema", true).parquet("data/test_table");
mergedDF.printSchema();

// The final schema consists of all 3 columns in the Parquet files together
// with the partitioning column appeared in the partition directory paths
// root
//  |-- value: int (nullable = true)
//  |-- square: int (nullable = true)
//  |-- cube: int (nullable = true)
//  |-- key: int (nullable = true)

四 Hive metastore Parquet表转换

当向Hive metastore中读写Parquet表时，Spark SQL将使用Spark SQL自带的Parquet SerDe（SerDe：Serialize/Deserilize的简称,目的是用于序列化和反序列化），而不是用Hive的SerDe，Spark SQL自带的SerDe拥有更好的性能。这个优化的配置参数为spark.sql.hive.convertMetastoreParquet，默认值为开启。

1、Hive/Parquet Schema反射

从表Schema处理的角度对比Hive和Parquet，有两个区别：

• Hive区分大小写，Parquet不区分大小写
• hive允许所有的列为空，而Parquet不允许所有的列全为空

由于这两个区别，当将Hive metastore Parquet表转换为Spark SQL Parquet表时，需要将Hive metastore schema和Parquet schema进行一致化。一致化规则如下：

• 这两个schema中的同名字段必须具有相同的数据类型。一致化后的字段必须为Parquet的字段类型。这个规则同时也解决了空值的问题。
• 一致化后的schema只包含Hive metastore中出现的字段。
  • 忽略只出现在Parquet schema中的字段
  • 只在Hive metastore schema中出现的字段设为nullable字段，并加到一致化后的schema中

2、元数据刷新

Spark SQL缓存了Parquet元数据以达到良好的性能。当Hive metastore Parquet表转换为enabled时，表修改后缓存的元数据并不能刷新。所以，当表被Hive或其它工具修改时，则必须手动刷新元数据，以保证元数据的一致性。示例如下：

// spark is an existing SparkSession
spark.catalog().refreshTable("my_table");

五 配置

可以使用 SparkSession 上的 setConf 方法或使用 SQL 运行 SET key = value 命令来完成 Parquet 的配置。

参考博客： https://www.cnblogs.com/BYRans/p/5057110.html#324

参考博客：http://spark.apachecn.org/docs/cn/2.2.0/sql-programming-guide.html#parquet-files