spark SQL （四）数据源 Data Source----Parquet 文件的读取与加载

 spark SQL Parquet 文件的读取与加载

    是由许多其他数据处理系统支持的柱状格式。Spark SQL支持阅读和编写自动保留原始数据模式的Parquet文件。在编写Parquet文件时，出于兼容性原因，所有列都会自动转换为空。

1， 以编程方式加载数据

   这里使用上一节的例子中的数据：常规数据加载

  private def runBasicParquetExample(spark: SparkSession): Unit = {
     import spark.implicits._
    //
    val peopleDF = spark.read.json("examples/src/main/resources/people.json")
    //DataFrames可以保存为Parquet文件，维护模式信息
    peopleDF.write.parquet("people.parquet")


    //在上面创建的parquet文件中读取
    // Parquet文件是自描述的，所以模式被保存
    //加载Parquet文件的结果也是一个DataFrame 
    val parquetFileDF = spark.read.parquet("people.parquet")


    // Parquet文件也可以用来创建临时视图，然后在SQL语句
     parquetFileDF.createOrReplaceTempView("parquetFile")
    val namesDF = spark.sql("SELECT name FROM parquetFile WHERE age BETWEEN 13 AND 19")
    namesDF.map(attributes => "Name: " + attributes(0)).show()
    // +------------+
    // |       value|
    // +------------+
    // |Name: Justin|
    // +------------+
  }

2，分区操作

      表分区是像Hive这样的系统中常用的优化方法。在分区表中，数据通常存储在不同的目录中，分区列值在每个分区目录的路径中编码。现在，Parquet数据源能够自动发现和推断分区信息。例如，我们可以使用以下目录结构，两个额外的列gender和country分区列将所有以前使用的人口数据存储到分区表中：

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SparkSession.read.parquet或者SparkSession.read.load，Spark SQL将自动从路径中提取分区信息。现在，返回的DataFrame的模式变成：

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

     请注意，分区列的数据类型是自动推断的。目前支持数字数据类型和字符串类型。有时用户可能不希望自动推断分区列的数据类型。对于这些用例，可以使用spark.sql.sources.partitionColumnTypeInference.enabled默认 的自动类型推断来配置true。当禁用类型推断时，字符串类型将用于分区列。
      从Spark 1.6.0开始，默认情况下，分区仅在给定路径下找到分区。对于上面的例子，如果用户传递path/to/table/gender=male给 SparkSession.read.parquet或者SparkSession.read.load，gender将不会被视为分区列。如果用户需要指定启动分区发现的基本路径，则可以basePath在数据源选项中进行设置。例如，何时path/to/table/gender=male将数据的路径和用户设置basePath为path/to/table/，gender将成为分区列。
3， scheme 合并

     像ProtocolBuffer，Avro和Thrift一样，Parquet也支持模式演变。用户可以从简单的模式开始，并根据需要逐渐向模式添加更多的列。通过这种方式，用户可能会以不同的但是 相互兼容的模式结束多个Parquet文件。Parquet数据源现在可以自动检测这种情况并合并所有这些文件的模式。
     由于模式合并是一个相对昂贵的操作，并且在大多数情况下不是必需的，所以我们从1.5.0开始默认关闭它。你可以通过

      1）  将数据源选项设置mergeSchema为true读取Parquet文件（如下面的示例所示）

       2）设置全局SQL选项spark.sql.parquet.mergeSchema来true。

例子如下：

  private def runParquetSchemaMergingExample(spark: SparkSession): Unit = {

    import spark.implicits._

    // 创建一个简单的DataFrame，存储到一个分区目录
    val squaresDF = spark.sparkContext.makeRDD(1 to 5).map(i => (i, i * i)).toDF("value", "square")
    squaresDF.write.parquet("data/test_table/key=1")

    //在新的分区目录中创建另一个DataFrame，
    //添加一个新的列并删除一个现存的列
    val cubesDF = spark.sparkContext.makeRDD(6 to 10).map(i => (i, i * i * i)).toDF("value", "cube")
    cubesDF.write.parquet("data/test_table/key=2")

    //读取分区表
    val mergedDF = spark.read.option("mergeSchema", "true").parquet("data/test_table")
    mergedDF.printSchema()

    //最终的模式由Parquet文件中的所有3列组成
    //分区列出现在分区目录路径中
    // root
    //  |-- value: int (nullable = true)
    //  |-- square: int (nullable = true)
    //  |-- cube: int (nullable = true)
    //  |-- key: int (nullable = true)
    // $example off:schema_merging$
  }

4， Hive metastore Parquet
     在读取和写入Hive metastore Parquet表格时，Spark SQL将尝试使用自己的Parquet支持而不是Hive SerDe来获得更好的性能。此行为由spark.sql.hive.convertMetastoreParquet配置控制 ，并默认打开。

Hive / Parquet Schema调解
     Hive和Parquet从表模式处理的角度来看，有两个关键的区别。
      1）hive 是不区分大小写的，而Parquet不是   

      2） Hive认为所有列都是可以空的，而Parquet的可空性是显着的
由于这个原因，在将Hive metastore Parquet表转换为Spark SQL Parquet表时，我们必须将Hive Metastore模式与Parquet模式协调一致。协调规则是：
     在两个模式中具有相同名称的字段必须具有相同的数据类型，而不管是否为空。协调字段应该具有Parquet方面的数据类型，以保证可空性。
协调的模式恰好包含在Hive Metastore模式中定义的那些字段。
     1）仅出现在Parquet模式中的任何字段将被放置在协调的模式中。
     2） 仅在Hive Metastore模式中出现的任何字段才会作为可协调字段添加到协调模式中。
 元数据刷新
        Spark SQL缓存Parquet元数据以获得更好的性能。当Hive Metastore Parquet表转换启用时，这些转换表的元数据也被缓存。如果这些表由Hive或其他外部工具更新，则需要手动刷新以确保一致的元数据。

spark.catalog.refreshTable("my_table")

5，Configuration配置

Parquet的结构可以用做setConf方法上SparkSession或通过运行 SET key=value使用SQL命令

Property Name	Default	Meaning
spark.sql.parquet.binaryAsString	false	一些其他派奎斯生产系统，特别是Impala，Hive和旧版本的Spark SQL， 在写出Parquet架构时不会区分二进制数据和字符串。该标志告诉Spark SQL 将二进制数据解释为字符串以提供与这些系统的兼容性。
spark.sql.parquet.int96AsTimestamp	true	一些Parquet生产系统，特别是Impala和Hive，将时间戳存储到INT96中。 该标志告诉Spark SQL将INT96数据解释为一个时间戳，以提供与这些系统的兼容性。
spark.sql.parquet.cacheMetadata	true	打开Parquet模式元数据的缓存。可以加快查询静态数据。
spark.sql.parquet.compression.codec	snappy	设置写入Parquet文件时使用的压缩编解码器。可接受的值包括：未压缩，快速， gzip，lzo。
spark.sql.parquet.filterPushdown	true	设置为true时启用Parquet过滤器下推优化。
spark.sql.hive.convertMetastoreParquet	true	当设置为false时，Spark SQL将使用Hive SerDe来替代内置支持的Parquet表。
spark.sql.parquet.mergeSchema	false	如果为true，则Parquet数据源合并从所有数据文件收集的模式，否则如果 没有摘要文件可用，则从摘要文件或随机数据文件中选取模式。
spark.sql.optimizer.metadataOnly	true	如果为true，则启用使用表元数据的仅限元数据查询优化来生成分区列，而 不是表扫描。当扫描的所有列都是分区列时，该查询将适用，并且查询具有 满足不同语义的聚合运算符。