【Spark深入学习 -14】Spark应用经验与程序调优

----本节内容-------

1.遗留问题解答

2.Spark调优初体验

    2.1 利用WebUI分析程序瓶颈

    2.2 设置合适的资源

    2.3 调整任务的并发度

    2.4 修改存储格式

3.Spark调优经验

   3.1 Spark原理及调优工具

   3.2 运行环境优化

      3.2.1 防止不必要的分发

      3.2.2 提高数据本地性

      3.2.3 存储格式选择

      3.2.4 选择高配机器

  3.3 优化操作符

     3.3.1 过滤操作导致多小任务

     3.3.2 降低单条记录开销

     3.3.3 处理数据倾斜或者任务倾斜

     3.3.4 复用RDD进行缓存

     3.3.5 慎用耗资源操作符

     3.3.6 作业并行化

 3.4 作业参数调优

    3.4.1 设置合适的资源量

    3.4.2 设置合理的JVM

    3.4.3 启用更高效的序列化方法

    3.4.4 增大off head内存

    3.4.5 shuffle参数调优

    3.4.6 设置reduce task数目

    3.4.7 使用spark sql实现

4.Spark 调优案例

 

5.参考资料

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1.遗留问题

1）BAT这样的企业内部是如何开发和运行Spark程序的？

· 开发和测试

intellij进行开发，对scala支持的非常好，java也支持的很好，开发好了在local模式下运行进行测试，intellij是不能远程提交到集群的，itellij没有分发jar包功能。

· spark生产环境运行

将所有依赖的包打成assembly.jar包，这样不再依赖环境里的任何模式，一般用yarn cluster模式运行（driver可以容错），可以用yarn client模式进行测试。每天要跑，可以使用工作流调度器，按照你的设置定时定点跑程序，如果出错了可以报警，工作流调度引擎，可以处理复杂的依赖，用的比较多的开源

airflow：轻量级，很多公司用

oozie：比较复杂

2）编译spark程序非常慢

修改mavn pom仓库，将国外的仓库，改成国内的仓库，如阿里云

3）Spark参数的设置问题

有三种设置方式，  在程序内设置(优先级高)，提交参数设置(优先级中)，配置文件配置(优先级低)，park-default:常用的可以在配置文件中配

2.Spark调优初体验

调优程序，首先得知道程序慢在哪里，要定位问题，找到优化的点。定位问题又涉及到很多层面，机器硬件、网络、操作系统、JVM虚拟机、大数据软件平台层、软件开发层，所以调优是一个综合工程，Spark程序调优可以分为以下几个层面：

1）基础设施层

机器硬件（如磁盘的选择，SATA盘还是SAS盘，磁盘RAID方式等）、网络（千兆网卡还是万兆网卡，网络峰值期间的带宽、吞吐、网络延迟、网络抖动，很多时候网络问题导致各种莫名问题，举个真实的例子，公司网线被老鼠咬了，导致网络时而可以，时而不行，鬼知道是什么问题，让人抓狂）、操作系统（操作系统的稳定性，内核版本的选择，非常重要，还有一些配置策略得和hadoop生态吻合）。这些都非常底层了，就网络、linux操作系统就够花时间学习和了解的了，很多时候需要系统集成部的同事一起配合。

2）大数据平台层：HDFS、YARN、Hive、Spark、JVM等

JVM的调优，还没有什么经验，而且目前也没有非常深入，最多也就是GC策略挑挑，大数据平台调优真是个技术活，需要很多经验。

3）程序开发层

开发工程师程序开发技巧、对业务的理解等

2.1利用WebUI分析Spark程序瓶颈

选择合适的资源，前提是了解集群有多少资源 。1）集群内存总量：单台节点共8G,2G给datanode，6G个spark做计算（yarn共有18G，3个节点）；2）集群CPU总合数：  每个机器有8个CPU，共24个core；3）集群总存储：总存储空间有多少，一般保证20%左右的剩余空间，要不然会影响集群整体性能，HDFS剩余空间不足也会导致任务执行很慢，甚至失败。

如何观察和评估程序的效率怎么执行shell，跑spark任务就不讲了，说明一下如何观察Spark任务执行的瓶颈，从哪几个指标观察任务执行的效率。

指标一：观察Spark任务解析和提交消耗的时间

主要涉及到的是jar包上传的优化，这里面分为2种情况：

1）程序依赖的jar，这种通常是spark lib目录下的所有jar包，有好几百兆，spark程序会上传这些，为了提升效率，可以提前上传好，

2）程序自身的jar包，如果程序不经常变动，也可以提前上传到HDFS上。

指标二：观察WebUI产生的系统监控数据

 这里面有很多指标，罗列如下

1）观察job监控参数，产生了多少个job，一个action对应一个job，如果action之间没有依赖关系，资源有富余，可以让job并行执行。

2）观察stage监控参数，一个job分解成了结果stage，每个stage执行了多少时间，输入了多少数据量，shuffle read了多少数据，shuffle write 了多少数据。

3）观察executor监控参数，driver在哪里，executor在哪里，每个executor启动了几个CPU核数，起了多少内存，输入多少数据（可以查看数据是否有倾斜），shuffle了多少数据，内存放了多少数据，GC执行了多少时间。还可以查看stderr，查看日志。

4）观察每个task监控参数，task执行的时间，GC执行的时间，读入的数据总大小和记录数，shuffle的大小，task执行时的本地行，举个执行的任务例子，如下所示

可以看出来，一共有2个stage，1个stage包含8个task，一个包含2个task，先跑8个的，再跑2个的，一个14秒，一个0.1秒。再看看executor，发现只有2个executor，一个executor只有1个core，也就是一个executor只能处理一个task，集群也就是最多跑2个，10个task要跑5轮

再点击stage的链接进去，观察每个task跑多长时间

 

好了，按照前面罗列的监控指标点，可以看出如下监控参数：

集群资源：内存3个节点18G，VCORE：3个节点24VCORE

1）Job监控参数：只有一个Job

2）Stage监控参数：有2个Stage

·  stage1：8个task，这个先跑，执行了14秒

·  stage2：2个task，这个后跑，执行了0.1秒，是collect方法，数据汇聚到driver

3）executor：2个executor，1个executor 1G内存

4）task：本地性node_local,GC毫秒级，shuffle也是不足Kb

分析消耗的资源：

1）从stage的执行时间分析，stage1执行时间长，可以考虑优化stage1

2）executor分析：只有2个executor，内存也只有1G，启动的都是默认参数，和集群资源相比，有很作资源没有利用起来，有点浪费，可以调整executor个数，增大并发度，或者如果数据量大，也有必要，增大内存。

3）task：本地行还可以，node级别，gc也可以，shuffle也少

总结可能优化的点：

优化stage1，Job中的stage1有8个task，2个executor，需要跑4轮才能跑完第一轮的所有task，调整为8个executor（原来同时跑2个task，现在可以同时跑8个task了），那么只需要一轮就而已跑完所有的task。内存1G也够用了，因为输入数据就不足1G，如果输入数据很大的话，也可以增大内存。

 2.2 设置合适的资源

设置合适的资源，要明确集群的资源总量，然后观察监控指标，检查是否充分使用了集群中的资源

资源量关联度比较大的一个是内存一个是CPU的使用率，当然还有其他，但这两个指标是比较重点的，这两个指标对应spark程序主要是Executor的内存和core。所以计算资源的设置单位是Executor

增加Executor个数：--num-executors 4

增加每个Executor同时云心的task数目：--executor-cores 2

除了Executor消耗资源，还有driver和shuffle等也都是消耗资源大户，我把几个常用的和资源使用相关的参数含义及参考值总结如下：

num-executors

参数说明：该参数用于设置Spark作业总共要用多少个Executor进程来执行。Driver在向YARN集群管理器申请资源时，YARN集群管理器会尽可能按照你的设置来在集群的各个工作节点上，启动相应数量的Executor进程。这个参数非常之重要，如果不设置的话，默认只会给你启动少量的Executor进程，此时你的Spark作业的运行速度是非常慢的。

参数调优建议：每个Spark作业的运行一般设置50~100个左右的Executor进程比较合适，设置太少或太多的Executor进程都不好。设置的太少，无法充分利用集群资源；设置的太多的话，大部分队列可能无法给予充分的资源。

executor-memory

参数说明：该参数用于设置每个Executor进程的内存。Executor内存的大小，很多时候直接决定了Spark作业的性能，而且跟常见的JVM OOM异常，也有直接的关联。

参数调优建议：每个Executor进程的内存设置4G~8G较为合适。但是这只是一个参考值，具体的设置还是得根据不同部门的资源队列来定。可以看看自己团队的资源队列的最大内存限制是多少，num-executors乘以executor-memory，就代表了你的Spark作业申请到的总内存量（也就是所有Executor进程的内存总和），这个量是不能超过队列的最大内存量的。此外，如果你是跟团队里其他人共享这个资源队列，那么申请的总内存量最好不要超过资源队列最大总内存的1/3~1/2，避免你自己的Spark作业占用了队列所有的资源，导致别的同学的作业无法运行。

executor-cores

参数说明：该参数用于设置每个Executor进程的CPU core数量。这个参数决定了每个Executor进程并行执行task线程的能力。因为每个CPU core同一时间只能执行一个task线程，因此每个Executor进程的CPU core数量越多，越能够快速地执行完分配给自己的所有task线程。

参数调优建议：Executor的CPU core数量设置为2~4个较为合适。同样得根据不同部门的资源队列来定，可以看看自己的资源队列的最大CPU core限制是多少，再依据设置的Executor数量，来决定每个Executor进程可以分配到几个CPU core。同样建议，如果是跟他人共享这个队列，那么num-executors * executor-cores不要超过队列总CPU core的1/3~1/2左右比较合适，也是避免影响其他同学的作业运行。

driver-memory

参数说明：该参数用于设置Driver进程的内存。

参数调优建议：Driver的内存通常来说不设置，或者设置1G左右应该就够了。唯一需要注意的一点是，如果需要使用collect算子将RDD的数据全部拉取到Driver上进行处理，那么必须确保Driver的内存足够大，否则会出现OOM内存溢出的问题。

spark.default.parallelism

参数说明：该参数用于设置每个stage的默认task数量。这个参数极为重要，如果不设置可能会直接影响你的Spark作业性能。

参数调优建议：Spark作业的默认task数量为500~1000个较为合适。很多同学常犯的一个错误就是不去设置这个参数，那么此时就会导致Spark自己根据底层HDFS的block数量来设置task的数量，默认是一个HDFS block对应一个task。通常来说，Spark默认设置的数量是偏少的（比如就几十个task），如果task数量偏少的话，就会导致你前面设置好的Executor的参数都前功尽弃。试想一下，无论你的Executor进程有多少个，内存和CPU有多大，但是task只有1个或者10个，那么90%的Executor进程可能根本就没有task执行，也就是白白浪费了资源！因此Spark官网建议的设置原则是，设置该参数为num-executors * executor-cores的2~3倍较为合适，比如Executor的总CPU core数量为300个，那么设置1000个task是可以的，此时可以充分地利用Spark集群的资源。

spark.storage.memoryFraction

参数说明：该参数用于设置RDD持久化数据在Executor内存中能占的比例，默认是0.6。也就是说，默认Executor 60%的内存，可以用来保存持久化的RDD数据。根据你选择的不同的持久化策略，如果内存不够时，可能数据就不会持久化，或者数据会写入磁盘。

参数调优建议：如果Spark作业中，有较多的RDD持久化操作，该参数的值可以适当提高一些，保证持久化的数据能够容纳在内存中。避免内存不够缓存所有的数据，导致数据只能写入磁盘中，降低了性能。但是如果Spark作业中的shuffle类操作比较多，而持久化操作比较少，那么这个参数的值适当降低一些比较合适。此外，如果发现作业由于频繁的gc导致运行缓慢（通过spark web ui可以观察到作业的gc耗时），意味着task执行用户代码的内存不够用，那么同样建议调低这个参数的值。

spark.shuffle.memoryFraction

参数说明：该参数用于设置shuffle过程中一个task拉取到上个stage的task的输出后，进行聚合操作时能够使用的Executor内存的比例，默认是0.2。也就是说，Executor默认只有20%的内存用来进行该操作。shuffle操作在进行聚合时，如果发现使用的内存超出了这个20%的限制，那么多余的数据就会溢写到磁盘文件中去，此时就会极大地降低性能。

参数调优建议：如果Spark作业中的RDD持久化操作较少，shuffle操作较多时，建议降低持久化操作的内存占比，提高shuffle操作的内存占比比例，避免shuffle过程中数据过多时内存不够用，必须溢写到磁盘上，降低了性能。此外，如果发现作业由于频繁的gc导致运行缓慢，意味着task执行用户代码的内存不够用，那么同样建议调低这个参数的值。

资源参数的调优，没有一个固定的值，需要同学们根据自己的实际情况（包括Spark作业中的shuffle操作数量、RDD持久化操作数量以及spark web ui中显示的作业gc情况），同时参考本篇文章中给出的原理以及调优建议，合理地设置上述参数。

参数设置demo

/bin/spark-submit \  

--master yarn-cluster \  

 --num-executors 100 \  

--executor-memory 6G \  

 --executor-cores 4 \  

--driver-memory 1G \  

 --conf spark.default.parallelism=1000 \  

 --conf spark.storage.memoryFraction=0.5 \  

 --conf spark.shuffle.memoryFraction=0.3 \  

 

优化后的，一共执行了11秒

每个task执行时间

再观察每个task花费时间，观察发现，每个task执行的时间比原来的4秒还长，原因是在资源不变的情况，任务数多了只有2个CPU，CPU变成瓶颈了，要频繁切换如果CPU很多，优化效果会非常好，CPU是瓶颈

2.3 设置合适的并发度

任务的并发度有几个级别：job级别的并发，stage级别的并发，task级别的并发。这里谈的并发优化是task级别的，主要就是map任务并行度和reduce任务的并行度，这方面的调优其实可以参考MapReduce的调优，原理都是一样一样的。Spark的任务数需要注意几点：

1）Map个数默认是和输入文件的blok数是一样的，如hdfs则和 blokc数目一致，hbase则和regio个数一致。

2）rdd之间的map个数如果不修改，后面的和前面个数一样

3）reduce默认个数也是和map个数一样

map设置方法：

单个设置： sc.textFile("/input/data",100); //指定100个blokc，那么就100个map

批量设置：将每个map处理数量调大，map数就少了，默认128M

 2.4 修改存储格式

  很多人并不明白为什么文件存储格式会影响文件的读取效率，我打个最简单的比方。我们知道linux 系统是单机版的操作系统，里面有ext3，ext4这样的文件，ext的职责就是对linux系统文件进行管理，HDFS是分布式的文件系统，也是对文件进行管理。好的文件系统就像一个勤快的媳妇，在你房子面积不变的情况下，勤快的媳妇会将物品放的井井有条，利用到房子里面的每个空间，你要拿什么东西，都能很快找到；而不好的文件系统就像是一个懒媳妇，房间里面堆满了东西，找起来很麻烦，房间利用率也非常糟糕，找东西困难，放东西进去也很难，东西越多越脏越乱。（媳妇没有好坏之分，只有适合不适合，还有看你怎么和媳妇相处了，互相了不了解，性格和脾气对不对路，文件系统也是如此）

文件存储格式和文件系统是一样的原理，文件系统管理的是文件，而文件储存格式管理的是文件内容（管理的是文件中每一行每一列的具体内容）。所以低效率的文件存储格式就像是一个赖媳妇，家里被管的一塌糊涂，东西越多越脏乱差，高效率的文件存储格式就是勤快且聪明的媳妇，一切都管的井然有序，取东西方便，放东西也容易，还会根据不同的物品特征进行摆放，完美，6666！！！

csv,txt,json等等都是懒媳妇，parquet，orc都是勤快媳妇，那为什么文本文件是懒媳妇，parquet是好媳妇，主要有以下几个原因：

文本文件为什么不好？

文本文件行存储，存储占用空间，而且读取数据的时候会读出很多不必要的数据出来，这就好像你叫懒媳妇给你拿一顶帽子，结果她把衣服，鞋子，袜子统统拿出来，然后再从里面挑出你要的帽子。

parquet为什么好，Spark使用parquet文件存储格式意义在哪里？

1) 如果说HDFS 是大数据时代分布式文件系统首选标准，那么parquet则是整个大数据时代文件存储格式实时首选标准

2) 速度更快：从使用spark sql操作普通文件CSV和parquet文件速度对比上看，绝大多数情况

会比使用csv等普通文件速度提升10倍左右，在一些普通文件系统无法在spark上成功运行的情况

下，使用parquet很多时候可以成功运行

3) parquet的压缩技术非常稳定出色，在spark sql中对压缩技术的处理可能无法正常的完成工作

（例如会导致lost task，lost executor）但是此时如果使用parquet就可以正常的完成

4) 极大的减少磁盘I/o,通常情况下能够减少75%的存储空间，由此可以极大的减少spark sql处理

数据的时候的数据输入内容，尤其是在spark1.6x中有个下推过滤器在一些情况下可以极大的

减少磁盘的IO和内存的占用，（下推过滤器）

5) spark 1.6x parquet方式极大的提升了扫描的吞吐量，极大提高了数据的查找速度spark1.6和spark1.5x相比而言，提升了大约1倍的速度，在spark1.6X中，操作parquet时候cpu也进行了极大的优化，有效的降低了cpu

6) 采用parquet可以极大的优化spark的调度和执行。我们测试spark如果用parquet可以有效的减少stage的执行消耗，同时可以优化执行路径

 

 

3.Spark调优经验

3.1 Spark原理及调优工具

· Spark Web UI界面

· jstack、jstat、jprofile

· history server：当Spark应用退出后，仍可以获得历史Spark应用的stages和tasks执行信息，便于分析程序不明原因挂掉的情况,Spark的history server依赖mr的history server。

3.2 运行环境优化

3.2.1 防止不必要的分发

每个Application都会上传一个spark-assembly-x.x.x-SNAPSHOT-hadoopx.x.x-cdhx.x.x.jar的jar包，影响HDFS的性能以及占用HDFS的空间.对于用户的jar包，有时候体积也非常庞大，我们同样的方式上传hdfs上，然后直接使用。

1. 依赖ja包重复上传

执行spark任务有大量jar包上传HDFS，将系统jar包上传到hdfs上，直接使用hdfs上的文件，具体下：

1)修改conf/spark-default.conf添加以下配置

spark.yarn.jar hdfs://master:9000/system/spark/jars/spark-assembly-1.6.0-hadoop2.6.0.jar

2)再次执行SparkPi，提交脚本发生了变化，如下：

bin/spark-submit  --class  org.apache.spark.examples.SparkPi \ --master yarn-cluster \ --num-executors 3 \ --driver-memory 1g \ --executor-memory 1g \ --executor-cores 1 \ lib/spark-examples*.jar  10

2. 用户jar包重复上传，避免重复分发

bin/spark-submit  --class  org.apache.spark.examples.SparkPi \ --master yarn-cluster \ --num-executors 3 \ --driver-memory 1g \ --executor-memory 1g \ --executor-cores 1 \ hdfs://master:9000/user/spark/jars/spark-examples-1.6.0-hadoop2.6.0.jar 10

3.2.2 提高数据本地性

   分布式数据并行环境下，保持数据的本地性是非常重要的内容，事关分布式系统性能高下，涉及到数据本地性的概念有block、partition、worker、rack。

Spark中的数据本地性有三种：

• PROCESS_LOCAL是指读取缓存在本地节点的数据

• NODE_LOCAL是指读取本地节点

• RACK_LOCAL是指读非本机架的节点数据

yarn和hfs尽可能的在一个节点上很多rack local，说明本地性很差,可以通过增加副本数来提升本地新。

3.2.3 存储格式选择

BAT等公司80%都是采用列式存储结构 ，相同的列存储在一起，只读取所需的列，io减少，相同的列存在一起，压缩比会非常高。大概是行存储的1/22个apache顶级项目ORC：源自于hive，建表最好都搞成orc，hive常用parquet,rdd读取效率低，spark sql高效率读取

列式存储和行式存储相比有哪些优势呢？

·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。

·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。

·只读取需要的列，支持向量运算，能够获取更好的扫描性能。

从上图可以很清楚地看到，行式存储下一张表的数据都是放在一起的，但列式存储下都被分开保存了。所以它们就有了如下这些优缺点：

通过字典表压缩数据。为了方面后面的讲解，这部分也顺带提一下了。

下面中才是那张表本来的样子。经过字典表进行数据压缩后，表中的字符串才都变成数字了。正因为每个字符串在字典表里只出现一次了，所以达到了压缩的目的(有点像规范化和非规范化Normalize和Denomalize)

下面这个图，通过一条查询的执行过程说明列式存储(以及数据压缩)的优点：

关键步骤如下：

1.去字典表里找到字符串对应数字(只进行一次字符串比较)。

2. 用数字去列表里匹配，匹配上的位置设为1。

3. 把不同列的匹配结果进行位运算得到符合所有条件的记录下标。

4.  使用这个下标组装出最终的结果集。

 

3.2.4 选择高配机器

随着硬件的不断发展和企业的需求的不断变化， 大部分企业在集群搭建初期和中期的集群配置都不一样。而Spark是一个非常消耗内存的，因此对于初期一些配置较低，尤其内存较差的机器，是不适合跑spark任务的，更加适合硬件配置高一点的机器上跑。机器配置的参差不齐，应该如何有区别的调度

，yarn提供了很好的解决方案。

yarn支持标签，根据机器的配置，给机器打相应的标签，标签如何打不在讨论范围，目前只有capacity 调度算法支持标签给队列支持打标签，将标签和队列绑定在一起，将应用程序提交到指定标签的队列，执行的时候就会提交到到相应标签节点 。

很多时候是基础平台的修改，运维负责优化 yarn基于标签的调度，haodop从hadoop2.6.0开始提供基于标签的调度策略。

3.3 优化操作符

3.3.1 过滤操作导致多小任务

filter操作使用不当，很容易引发麻烦。假如一个任务有3个parition，经过filger过滤之后，可能导致部分剩下很少，有些剩余很多，剩余很多的在下一步计算量很大，会拖后腿，其他的作业很快就做完了，而剩余很多的要执行很长时间，整个任务都要延误，而其他很快执行完的作业早就释放资源了

造成资源还的浪费

对于这种场景有2种优化策略：

1）coalses：合并已有的partiion，性能非常高，但是很有可能还不是很均与，

大的依旧很大，小的进行了合并

2）repartion：根据数据量灯亮划分，每个partion尽可能均匀，会经过一次shuffle比较均匀

 

3.3.2 降低单条记录开销

 做过Java连接数据库操作的人都知道，要尽量避免数据库链接的频繁建立和断开，方法很多，比如数据库连接池的发明。单机版本对数据库的连接操作比较容易管理和控制，但在分布式环境下，数据库的连接管理和控制很麻烦，数据的连接是不可序列化的，因此分布式环境下，统一管理数据库连接显然是不靠谱的。比如这段代码，如果写数据到数据库，就会频繁建立和断开连接，显然是低效率的。因为数据库连接的不可序列化，你也不可能把conn拿出来。

解决方法是：使用mapPartitions或者mapWith操作符

原因在于mapPartitions是map的调用的粒度不同，map的输入变换函数是应用于RDD中每个元素，而mapPartitions的输入函数是应用于每个分区。

 假设一个rdd有10个元素，分成3个分区。如果使用map方法，map中的输入函数会被调用10次；而使用mapPartitions方法的话，其输入函数会只会被调用3次，每个分区调用1次。在大数据集情况下的资源初始化开销和批处理处理，尤其数据库链接操作，显得特别好用。

 

3.3.3 处理数据倾斜或者任务倾斜

    spark任务中的数据倾斜可能导致某一台节点超负荷运转、内存不足，其他节点都处于空闲等待，加内存不能解决问题。应该找到出问题的shuffle操作，修正它。具体问题具体分析，有如下个方向，但不限于此。

1）改变数据结构，从源头调整数据的分布，例如分表，分区存放，横向或者纵向分表等。

2）修改并行度

· 改变并行度可以改善数据倾斜的原因是因为如果某个task有100个key并且数据巨大，那么有可能导致OOM或者任务运行缓慢;    ·此时如果把并行度变大，那么可以分解每个task的数据量，比如把该task分解给10个task, 那么每个task的数据量将变小，从而可以解决OOM或者任务执行慢.对应reduceByKey而言可以传入并行度参数也可以自定义partition．   · 增加并行度：改变计算资源并没有从根本上解决数据倾斜的问题，但是加快了任务运行的速度．   · 这是加入有倾斜的key, 加随机数前缀，reduceByKey聚合操作可以分而治之，产生的结果是代前缀的，因此需

3）提取聚集，预操作join, 　把倾斜数据在上游进行操作.

4）局部聚合＋全局聚合

5）尽量避免shuffle

6）启用推测执行，避免慢节点任务拖后腿，慢磁盘问题在hadoop集群运行了好几年之后非常明显，尤其是磁盘，hadoop以及很多监控工具并没有对慢磁盘进行监控，需要自己写脚本监控。

下面的例子就是通过对key进行增加随机数，然后进行局部聚合＋全局聚合

3.3.4 复用RDD进行缓存

RDD是一系列的数据+计算，每一次计算利用上次计算结果都会重新计算，对于一些常用的计算结果可以缓存起来，避免重复计算

 

cache和persist的区别：cache只有一个默认的缓存级别MEMORY_ONLY ，而persist可以根据情况设置其它的缓存级别。

 

3.3.5 慎用耗资源操作符

     选择 Operator 方案的主要目标是减少 shuffle 的次数以及被 shuffle 的文件的大小。因为 shuffle 是最耗资源的操作，所以有 shuffle 的数据都需要写到磁盘并且通过网络传递，repartition，join，cogroup，以及任何 *By 或者 *ByKey 的 transformation 都需要 shuffle 数据。不是所有这些 Operator 都是平等的，但是有些常见的性能陷阱是需要注意的。消耗资源的操作尽量少用，能用小砍刀办到的事情，何须屠龙刀，Spark中比较消耗资源的操作有

· 笛卡尔积操作

· 带shuffle的各种算子

如果可能，用treeReduce代替reduce，尽量用reduceByKey替代groupByKey，举个栗子

    尽量避免差生shuffle，什么时候不发生 Shuffle 当前一个 transformation 已经用相同的 patitioner 把数据分 patition 了，Spark知道如何避免 shuffle

 3.3.6 作业并行化

    Job之间如果没有依赖关系，在资源允许的情况下，当然是能并行就更佳，能高并发的，高吞吐量的时候那还要等什么，除非你不希望活早点干完。Job之间并行注意2点

· 启动FAIR调度器:spark.scheduler.mode=fait

· 将action相关操作放到单独线程中

3.4 作业参数调优

3.4.1 设置合适的资源量

实际开发过程中不好把控需要启动多少个Executor，每个Executor多少个内存要在测试环境不断的尝试，每个应用程序都不一样，要根据实际针对性的调整。需要把握几点

· Executor数目并非越多越好

· Task数目不应小于Executor的core总数，要不然有些Executor就白启动了，跑空任务

假设有1G的数据，默认8个task，是启动8个Executor，一个Executor1核，还是启动4个Executor，一个Executor2核，这个需要手动调试去观察和比较。要一个个的去试试才知道了，没有固定的方式方法。

3.4.2 设置合理的JVM

JVM调优用的比较多的是调整GC策略，如何调整垃圾的回收机制主要是Executor的垃圾回收机制。可以为spark定制与Hadoop不同的jdk版本，前提是各个节点要安装了 ，通过Spark Web UI可以查看GC消耗的时间。JVM参数设置主要有2个对象：driver和executor。并且提交的方式不一样，参数设置和程序读取的地方也不一样。

1. Driver的JVM参数

yarn-client模式： (1)-Xmx，-Xms，默认读取spark-env.sh,文件中的SPARK_DRIVER_MEMORY值,-Xmx，-Xms值一样大小;(2)PermSize，默认读取spark-class文件中的JAVA_OPTS="-XX:MaxPermSize=256m $OUR_JAVA_OPTS"值;(3)GC方式，默认读取的是spark-class文件中的JAVA_OPTS

yarn-cluster模式：(1) -Xmx，-Xms读取的是spark-default.conf文件中的spark.driver.extraJavaOptions对应的JVM参数值；(2)PermSize，读取的是spark-default.conf文件中的spark.driver.extraJavaOptions对应的JVM参数值。(3)取的是spark-default.conf文件中的spark.driver.extraJavaOptions对应的参数值

上值最后均可被spark-submit工具中的--driver-java-options参数覆盖。

2.Executor的JVM参数

-Xmx，-Xms，如果是yarn-client模式，则默认读取spark-env文件中的SPARK_EXECUTOR_MEMORY值，-Xmx，-Xms值一样大小；如果是yarn-cluster模式，则读取的是spark-default.conf文件中的spark.executor.extraJavaOptions对应的JVM参数值。

PermSize，两种模式都是读取的是spark-default.conf文件中的spark.executor.extraJavaOptions对应的JVM参数值。GC方式，两种模式都是读取的是spark-default.conf文件中的spark.executor.extraJavaOptions对应的JVM参数值。

3.JVM参数说明

-Xms：初始堆的大小，默认是物理内存的1/64

-Xmx：最大堆大小，默认物理内存的1/4

-Xmn：年轻代大小

-XX:PermSize：持久化初始值，默认是物理内存的1/64

-XX:MaxPermSize：设置持久代最大值，默认物理内存的1/4

-XX:+UseConcMarkSweepGC，使用CMS内存收集

 

3.4.3 启用更高效的序列化方法

  序列化常用于网络传输和数据持久化以便于存储和传输，分布式集群有大量的网络传输和数据存储，序列化的重要性不言而喻。

如果序列化格式序列化过程缓慢，或者需要占用字节很多，都会大大拖慢整体的计算效率。通常，序列化都是Spark应用优化时首先需要关注的地方。Spark着眼于要达到便利性（允许你在计算过程中使用任何Java类型）和性能的一个平衡。Spark主要提供了两个序列化库：

Spark主要提供了两个序列化库：

• Java serialization: 默认情况，Spark使用Java自带的ObjectOutputStream 框架来序列化对象，这样任何实现了 java.io.Serializable 接口的对象，都能被序列化。同时，你还可以通过扩展 java.io.Externalizable 来控制序列化性能。Java序列化很灵活但性能较差，同时序列化后占用的字节数也较多。

• Kryo serialization: Spark还可以使用Kryo 库（版本2）提供更高效的序列化格式。Kryo的序列化速度和字节占用都比Java序列化好很多（通常是10倍左右），但Kryo不支持所有实现了Serializable 接口的类型，它需要你在程序中 register 需要序列化的类型，以得到最佳性能。

要切换到使用 Kryo，你可以在 SparkConf 初始化的时候调用 conf.set(“spark.serializer”, “org.apache.spark.serializer.KryoSerializer”)。这个设置不仅控制各个worker节点之间的混洗数据序列化格式，同时还控制RDD存到磁盘上的序列化格式。目前，Kryo不是默认的序列化格式，因为它需要你在使用前注册需要序列化的类型，不过我们还是建议在对网络敏感的应用场景下使用Kryo。

3.4.4 增大off head内存

  spark为了引擎更高效，用了部分堆外内存，这种类型的内存用JVM的参数就很难控制住，内存不够会被杀掉。可能不是jvm的内存不够了，可能是对外内存不足，设置overhead参数

memory*0.1。Spark On YARN,Executor经常被YARN杀掉报的错如下所示：

· 解决方法：增大overhead内存大小，默认是内存的10%

driver：spark.yarn.driver.memeoryOverhead

executor:spark.yarn.executor.memoryOverhead

 

3.4.5 shuffle参数调优

    1) shuffle实现的选择

Hash-based Shuffle：每个executor产生R个文件

Sorted-based Shuffle（默认实现）：每个Map Task产生一个文件，更省内存的实现

如何选择？reduce task数目较多时，选择sort-based实现，修改spark.shuffle.manager,选择hash或者sort，shuffle的详细可以参考上一篇文章

 

    

 

2）默认情况下

reduce task收到的数据会存到内存（HashTable）中，防止reduce task的OOM可以将spark.shuffle.spill设为true。

spill条件，可通过spark.shuffle.memeoryFraction设置，默认是0.3。

3.4.6 设置reduce task数目

  Reduce Task数目过小，运行过慢，且可能导致OOM

Reduce Task数目过大，产生较多小任务，启动和调度开销增大

显示设置reduce task数目，比如groupByKey，reduceByKey等均提供了设置参数

默认修改参数值spark.default.parallelism,模式是跟前一个阶段一致。

3.4.7 使用spark sql实现

  越来越多的程序会采用spark sql编写，而不是spark core API，原因是

1）更加简单，DataFrame/Dataset是更高级的API，而RDD API是比较低级

2）更加高效，spark sql自带了优化器，可以自动优化你的程序

 

4.调优案例

 

略，后面实操了一遍补上

 

5.参考资料

1.http://www.csdn.net/article/2015-07-08/2825160 Spark性能调优

2.http://blog.csdn.net/xiaolang85/article/details/51705088

3.http://blog.csdn.net/wuxb_2000/article/details/52870198

4..http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/04/2037057.html，JVM系列三:JVM参数设置、分析

5.董西成ppt