Spark--Spark Shuffle细节掌握(面试类)问题

Spark Shuffle Read阶段是如何读取数据的

• Reduce去拉取Map的输出数据，Spark提供了两套不同的拉取数据框架：通过socket连接去取数据；使用netty框架去取数据。
• 每个节点的Executor会创建一个BlockManager，其中会创建一个BlockManagerWorker用于响应请求。当Reduce的GET_BLOCK的请求过来时，读取本地文件将这个blockId的数据返回给Reduce。如果使用的是Netty框架，BlockManager会创建ShuffleSender用于发送Shuffle数据。
• 并不是所有的数据都是通过网络读取，对于在本节点的Map数据，Reduce直接去磁盘上读取而不再通过网络框架。

Spark shuffle reducer的结果是如何存储的？

• Reduce拖过来数据之后以什么方式存储呢？Spark Map输出的数据没有经过排序，Spark Shuffle过来的数据也不会进行排序，Spark认为Shuffle过程中的排序不是必须的，并不是所有类型的Reduce需要的数据都需要排序，强制地进行排序只会增加Shuffle的负担。Reduce拖过来的数据会放在一个HashMap中，HashMap中存储的也是对，key是Map输出的key，Map输出对应这个key的所有value组成HashMap的value。Spark将Shuffle取过来的每一个对插入或者更新到HashMap中，来一个处理一个。HashMap全部放在内存中。
• Shuffle取过来的数据全部存放在内存中，对于数据量比较小或者已经在Map端做过合并处理的Shuffle数据，占用内存空间不会太大，但是对于比如group by key这样的操作，Reduce需要得到key对应的所有value，并将这些value组一个数组放在内存中，这样当数据量较大时，就需要较多内存。
• 当内存不够时，要不就失败，要不就用老办法把内存中的数据移到磁盘上放着。Spark意识到在处理数据规模远远大于内存空间时所带来的不足，引入了一个具有外部排序的方案。Shuffle过来的数据先放在内存中，当内存中存储的对超过1000并且内存使用超过70%时，判断节点上可用内存如果还足够，则把内存缓冲区大小翻倍，如果可用内存不再够了，则把内存中的对排序然后写到磁盘文件中。最后把内存缓冲区中的数据排序之后和那些磁盘文件组成一个最小堆，每次从最小堆中读取最小的数据，这个和MapReduce中的merge过程类似。

Spark中不需要排序的hash shuffle是否一定比需要排序的sort shuffle速度快？

• 当数据规模小，Hash shuffle快于Sorted Shuffle数据规模大的时候；当数据量大，sorted Shuffle会比Hash shuffle快很多，因为数量大的有很多小文件，不均匀，甚至出现数据倾斜，消耗内存大，1.x之前spark使用hash，适合处理中小规模，1.x之后，增加了Sorted shuffle，Spark更能胜任大规模处理了。

Spark中的HashShufle的有哪些不足？

1）shuffle产生海量的小文件在磁盘上，此时会产生大量耗时的、低效的IO操作；
2）.容易导致内存不够用，由于内存需要保存海量的文件操作句柄和临时缓存信息，如果数据处理规模比较大的化，容易出现OOM；
3）容易出现数据倾斜，导致OOM。

Spark中Sort-based shuffle的缺陷?

• 1. 如果mapper中task的数量过大，依旧会产生很多小文件，此时在shuffle传递数据的过程中reducer段，reduce会需要同时大量的记录进行反序列化，导致大量的内存消耗和GC的巨大负担，造成系统缓慢甚至崩溃；
• 2）如果需要在分片内也进行排序，此时需要进行mapper段和reducer段的两次排序。