大数据面试题Spark篇（1）

目录

1.spark数据倾斜

2.Spark为什么比mapreduce快？

3.hadoop和spark使用场景？

4.spark宕机怎么迅速恢复？

5. RDD持久化原理？

6.checkpoint检查点机制

7.checkpoint和持久化的区别

8.说一下RDD的血缘

9.宽依赖函数，窄依赖函数分别有哪些？

10.谈一谈RDD的容错机制？

11.谈一谈你对RDD的理解

12.Spark主备切换机制原理知道吗

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1.spark数据倾斜

数据倾斜俩大直接致命后果：Out Of Memory，运行速度慢。这主要是发生在Shuffle阶段。同样Key的数据条数太多了。导致了某个key所在的Task数据量太大了，远远超过其他Task所处理的数据量。

数据倾斜一般会发生在shuffle过程中。很大程度是使用可能会触发shuffle操作的算子：distinct、groupByKey、reduceByKey、aggregateByKey、join、cogroup、repartition等。

定位：

通过观察spark Web UI的界面（端口号8088），定位数据倾斜发生在第几个stage中。如果是用yarn-client模式提交，那么本地是直接可以看到log的，可以在log中找到当前运行到了第几个stage；如果是用yarn-cluster模式提交，则可以通过Spark Web UI来查看当前运行到了第几个stage。此外，无论是使用yarn-client模式还是yarn-cluster模式，我们都可以在Spark Web UI上深入看一下当前这个stage各个task分配的数据量，从而进一步确定是不是task分配的数据不均匀导致了数据倾斜。 

数据倾斜的原因：

聚合、join等情况key的分布不均匀

shuffle并行度不够

解决方案

1.将数据倾斜提前到上游的Hive ETL

相当于将数据倾斜提前到Hive中，Hive的底层是MapReduce，运行稳定，不容易失败，而Spark如果出现数据倾斜，很容易崩溃报错。

2.调整shuffle并行度

增加shuffle read task的数量，可以让原本分配给一个task的多个key分配给多个task，从而让每个task处理比原来更少的数据。

3.自定义Partitioner

使用自定义的Partitioner实现类代替默认的HashPartitioner，尽量将所有不同的Key均匀分配到不同的Task中。

4.Reduce side Join转变为Map Join

在对RDD使用join类操作，或者是在Spark SQL中使用join语句时，而且join操作中的一个RDD或表的数据量比较小（比如几百M），比较适用此方案。一个RDD是比较小的，采用广播小RDD全量数据+map算子来实现与join同样的效果，也就是map join，此时就不会发生shuffle操作，也就不会发生数据倾斜。

5.过滤导致少数倾斜的key

比如数据中有很多null的数据，对业务无影响的前提下，可以在shuffle之前过滤掉。

6.为倾斜key增加随机前/后缀

先将有数据倾斜的RDD中倾斜Key对应的数据集单独抽取出来加上随机前缀，另外一个RDD每条数据分别与随机前缀结合形成新的RDD（笛卡尔积，相当于将其数据增到到原来的N倍，N即为随机前缀的总个数），然后将二者Join后去掉前缀。然后将不包含倾斜Key的剩余数据进行Join。最后将两次Join的结果集通过union合并，即可得到全部Join结果。

2.Spark为什么比mapreduce快？

 1）基于内存计算，减少低效的磁盘交互；

 2）高效的调度算法，基于DAG；

 3）容错机制Linage，精华部分就是DAG和Lingae

3.hadoop和spark使用场景？

Hadoop/MapReduce和Spark最适合的都是做离线型的数据分析，但Hadoop特别适合是单次分析的数据量“很大”的情景，而Spark则适用于数据量不是很大的情景。

• 一般情况下，对于中小互联网和企业级的大数据应用而言，单次分析的数量都不会“很大”，因此可以优先考虑使用Spark。

• 业务通常认为Spark更适用于机器学习之类的“迭代式”应用，80GB的压缩数据（解压后超过200GB），10个节点的集群规模，跑类似“sum+group-by”的应用，MapReduce花了5分钟，而spark只需要2分钟。

4.spark宕机怎么迅速恢复？

适当增加spark standby master
编写shell脚本，定期检测master状态，出现宕机后对master进行重启操作

5. RDD持久化原理？

spark非常重要的一个功能特性就是可以将RDD持久化在内存中。

调用cache()和persist()方法即可。cache()和persist()的区别在于，cache()是persist()的一种简化方式，cache()的底层就是调用persist()的无参版本persist(MEMORY_ONLY)，将数据持久化到内存中。

如果需要从内存中清除缓存，可以使用unpersist()方法。RDD持久化是可以手动选择不同的策略的。在调用persist()时传入对应的StorageLevel即可。

6.checkpoint检查点机制

应用场景：当spark应用程序特别复杂，从初始的RDD开始到最后整个应用程序完成有很多的步骤，而且整个应用运行时间特别长，这种情况下就比较适合使用checkpoint功能。

原因：对于特别复杂的Spark应用，会出现某个反复使用的RDD，即使之前持久化过但由于节点的故障导致数据丢失了，没有容错机制，所以需要重新计算一次数据。

Checkpoint首先会调用SparkContext的setCheckPointDIR()方法，设置一个容错的文件系统的目录，比如说HDFS；然后对RDD调用checkpoint()方法。之后在RDD所处的job运行结束之后，会启动一个单独的job，来将checkpoint过的RDD数据写入之前设置的文件系统，进行高可用、容错的类持久化操作。

检查点机制是我们在spark streaming中用来保障容错性的主要机制，它可以使spark streaming阶段性的把应用数据存储到诸如HDFS等可靠存储系统中，以供恢复时使用。具体来说基于以下两个目的服务：
1、控制发生失败时需要重算的状态数。Spark streaming可以通过转化图的谱系图来重算状态，检查点机制则可以控制需要在转化图中回溯多远。

2、提供驱动器程序容错。如果流计算应用中的驱动器程序崩溃了，你可以重启驱动器程序并让驱动器程序从检查点恢复，这样spark streaming就可以读取之前运行的程序处理数据的进度，并从那里继续。

7.checkpoint和持久化的区别

1.持久化只是将数据保存在BlockManager中，而RDD的lineage是不变的。但是checkpoint执行完后，RDD已经没有之前所谓的依赖RDD了，而只有一个强行为其设置的checkpointRDD，RDD的lineage改变了。

2.持久化的数据丢失可能性更大，磁盘、内存都可能会存在数据丢失的情况。但是checkpoint的数据通常是存储在如HDFS等容错、高可用的文件系统，数据丢失可能性较小。
 

8.说一下RDD的血缘

        RDD可以从本地集合并行化、从外部文件系统、其他RDD转化得到，能从其他RDD通过Transformation创建新的RDD的原因是RDD之间有依赖关系，代表了RDD之间的依赖关系，即血缘，RDD和他依赖的父RDD有两种不同的类型，即宽依赖和窄依赖。

        划分宽依赖和窄依赖的关键点在：分区的依赖关系。也就是说父RDD的一个分区的数据，是给子RDD的一个分区，还是给子RDD的所有分区。父RDD的每一个分区，是被一个子RDD的一个分区依赖（一对一或者多对一），就是窄依赖。如果父RDD的每一个分区，是被子RDD的各个分区所依赖（一对多），就是宽依赖。一旦有宽依赖发生，就意味着会发生数据的shuffle。发生了shuffle也就意味着生成了新的stage。

9.宽依赖函数，窄依赖函数分别有哪些？

窄依赖的函数有：map, filter, union, join(父RDD是hash-partitioned ), mapPartitions, mapValues
宽依赖的函数有：groupByKey, join(父RDD不是hash-partitioned ), partitionBy
 

10.谈一谈RDD的容错机制？

        RDD不同的依赖关系导致Spark对不同的依赖关系有不同的处理方式。对于宽依赖而言，由于宽依赖实质是指父RDD的一个分区会对应一个子RDD的多个分区，在此情况下出现部分计算结果丢失，单一计算丢失的数据无法达到效果，便采用重新计算该步骤中的所有数据，从而会导致计算数据重复；对于窄依赖而言，由于窄依赖实质是指父RDD的分区最多被一个子RDD使用，在此情况下出现部分计算的错误，由于计算结果的数据只与依赖的父RDD的相关数据有关，所以不需要重新计算所有数据，只重新计算出错部分的数据即可。

Spark框架层面的容错机制，主要分为三大层面（调度层、RDD血统层、Checkpoint层），在这三大层面中包括Spark RDD容错四大核心要点。

（1）Stage输出失败，上层调度器DAGScheduler重试。
（2）Spark计算中，Task内部任务失败，底层调度器重试。
（3）RDD Lineage血统中窄依赖、宽依赖计算。
（4）Checkpoint缓存。
 

11.谈一谈你对RDD的理解

        rdd分布式弹性数据集，简单的理解成一种数据结构，是spark框架上的通用货币。所有算子都是基于rdd来执行的，不同的场景会有不同的rdd实现类，但是都可以进行互相转换。rdd执行过程中会形成dag图，然后形成lineage保证容错性等。从物理的角度来看rdd存储的是block和node之间的映射。

        RDD是spark提供的核心抽象，全称为弹性分布式数据集。RDD在逻辑上是一个hdfs文件，在抽象上是一种元素集合，包含了数据。它是被分区的，分为多个分区，每个分区分布在集群中的不同结点上，从而让RDD中的数据可以被并行操作（分布式数据集）。 比如有个RDD有90W数据，3个partition，则每个分区上有30W数据。RDD通常通过Hadoop上的文件，即HDFS或者HIVE表来创建，还可以通过应用程序中的集合来创建；RDD最重要的特性就是容错性，可以自动从节点失败中恢复过来。即如果某个结点上的RDD partition因为节点故障，导致数据丢失，那么RDD可以通过自己的数据来源重新计算该partition。这一切对使用者都是透明的。RDD的数据默认存放在内存中，但是当内存资源不足时，spark会自动将RDD数据写入磁盘。比如某结点内存只能处理20W数据，那么这20W数据就会放入内存中计算，剩下10W放到磁盘中。RDD的弹性体现在于RDD上自动进行内存和磁盘之间权衡和切换的机制。

12.Spark主备切换机制原理知道吗

        Spark Master主备切换主要有两种机制，之中是基于文件系统，一种是基于Zookeeper.基于文件系统的主备切换机制需要在Active Master挂掉后手动切换到Standby Master上，而基于Zookeeper的主备切换机制可以实现自动切换Master。

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