RDD:英文全称Resilient Distributed Dataset,叫做弹性分布式数据集,是Spark中最基本的数据抽象,代表一个不可变、可分区、里面的元素可并行计算的集合。
1、(必须的)RDD是由一系列分区组成的
2、(必须的)对RDD做计算,相当于对RDD的每个分区做计算
3、(必须的)RDD之间存在着依赖关系,宽依赖和窄依赖
4、(可选的)对于KV类型的RDD,我们可以进行自定义分区方案
5、(可选的)移动数据不如移动计算,让计算程序离数据越近越好
1、分区:RDD逻辑上是分区的,仅仅是定义分区的规则,并不是直接对数据进行分区操作,因为RDD本身不存储数据。
2、只读:RDD是只读的,要想改变RDD中的数据,只能在现有的RDD基础上创建新的RDD。
3、依赖:RDD之间存在着依赖关系,宽依赖和窄依赖
4、缓存:如果在应用程序中多次使用同一个RDD,可以将该RDD缓存起来,该RDD只有在第一次计算的时候会根据血缘关系得到分区的数据
5、checkpoint:与缓存类似的,都是可以将中间某一个RDD的结果保存起来,只不过checkpoint支持持久化保存
构建RDD对象的方式主要有两种:
1、通过 textFile(data): 通过读取外部文件的方式来初始化RDD对象,实际工作中经常使用。
2、通过 parallelize(data): 通过自定义列表的方式初始化RDD对象。(一般用于测试)
from pyspark import SparkConf, SparkContext
import os
# 绑定指定的Python解释器
os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
os.environ['PYSPARK_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'
os.environ['PYSPARK_DRIVER_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'
if __name__ == '__main__':
print("并行化本地集合创建RDD")
# 1- 创建SparkContext对象
conf = SparkConf().setAppName('parallelize_rdd').setMaster('local[1]')
sc = SparkContext(conf=conf)
# 2- 数据输入
# 并行化本地集合得到RDD
init_rdd = sc.parallelize([1,2,3,4,5], numSlices=6)
# 3- 数据处理
# 4- 数据输出
# 获取分区数
print(init_rdd.getNumPartitions())
# 获取具体分区内容
print(init_rdd.glom().collect())
# 5- 释放资源
sc.stop()
from pyspark import SparkConf, SparkContext
import os
# 绑定指定的Python解释器
os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'
os.environ['PYSPARK_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'
os.environ['PYSPARK_DRIVER_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'
if __name__ == '__main__':
print("读取文件创建RDD")
# 1- 创建SparkContext对象
conf = SparkConf().setAppName('textfile_rdd').setMaster('local[1]')
sc = SparkContext(conf=conf)
# 2- 数据输入
# 读取文件得到RDD
init_rdd = sc.textFile("file:///export/data/gz16_pyspark/01_spark_core/data/content.txt",minPartitions=4)
# 3- 数据处理
# 4- 数据输出
# 获取分区数
print(init_rdd.getNumPartitions())
# 获取具体分区内容
print(init_rdd.glom().collect())
# 5- 释放资源
sc.stop()
常规处理小文件的办法:
1- 大数据框架提供的现有的工具或者命令
1.1- hadoop fs -getmerge /input/small_files/*.txt /output/merged_file.txt
1.2- hadoop archive -archiveName myhar.har -p /small_files /big_files
2- 可以通过编写自定义的代码,将小文件读取进来,在代码中输出的时候,输出形成大的文件
wholeTextFiles: 读取小文件。
1-支持本地文件系统和HDFS文件系统。参数minPartitions指定最小的分区数。
2-通过该方式读取文件,会尽可能使用少的分区数,可能会将多个小文件的数据放到同一个分区中进行处理。
3-一个文件要完整的存放在一个元组中,也就是不能将一个文件分成多个进行读取。文件是不可分割的。
4-RDD分区数量既受到minPartitions参数的影响,同时受到小文件个数的影响
1- RDD的分区数量,一般设置为机器CPU核数的2-3倍。为了充分利用服务器的硬件资源
2- RDD的分区数据量受到多个因素的影响,例如:机器CPU的核数、调用的算子、算子中参数的设置、集群的类型等。RDD具体有多少个分区,直接通过getNumPartitions查看
3- 当初始化SparkContext对象的时候,其实就确定了一个参数spark.default.parallelism,默认为CPU的核数。如果是本地集群,就取决于local[num]中设置的数字大小;如果是集群,默认至少有2个分区
4- 通过parallelize来构建RDD,如果没有指定分区数,默认就取spark.default.parallelism参数值;如果指定了分区数,也就是numSlices参数,那么numSlices的优先级会更高一些,最终RDD的分区数取该参数的值。
5- 通过textFile来构建RDD
5.1- 首先确认defaultMinPartition参数的值。该参数的值,如果没有指定textFile的minPartition参数,那么就根据公式min(spark.default.parallelism,2);如果有指定textFile的minPartition参数,那么就取设置的值
5.2- 再根据读取文件所在的文件系统的不同,来决定最终RDD的分区数:
5.2.1- 本地文件系统: RDD分区数 = max(本地文件分片数,defaultMinPartition)
5.2.2- HDFS文件系统: RDD分区数 = max(文件block块的数量,defaultMinPartition)
RDD算子: 指的是RDD对象中提供了非常多的具有特殊功能的函数, 我们将这些函数称为算子(函数/方法/API)
相关的算子的官方文档: https://spark.apache.org/docs/3.1.2/api/python/reference/pyspark.html#rdd-apis
整个RDD算子, 共分为两大类:
Transformation(转换算子):
返回值: 是一个新的RDD
特点: 转换算子只是定义数据的处理规则,并不会立即执行,是lazy(惰性)的。需要由Action算子触发
Action(动作算子):
返回值: 要么没有返回值None,或者返回非RDD类型的数据
特点: 动作算子都是立即执行。执行的时候,会将它上游的其他算子一同触发执行
输入: init_rdd = sc.parallelize([0,1,2,3,4,5,6,7,8,9])
需求: 数字加一后返回
代码: init_rdd.map(lambda num:num+1).collect()
结果: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
输入: init_rdd = sc.parallelize([0,1,2,3,4,5,6,7,8,9])
需求: 将数据分成奇数和偶数
代码: init_rdd.groupBy(lambda num:"偶数" if num%2==0 else "奇数").mapValues(list).collect()
结果: [('偶数', [0, 2, 4, 6, 8]), ('奇数', [1, 3, 5, 7, 9])]
总结: mapValues(list)将数据类型转成List列表
输入: init_rdd = sc.parallelize([0,1,2,3,4,5,6,7,8,9])
需求: 过滤掉数值<=3的数据
代码: init_rdd.filter(lambda num:num>3).collect()
结果: [4, 5, 6, 7, 8, 9]
输入: init_rdd = sc.parallelize(['张三 李四 王五','赵六 周日'])
需求: 将姓名一个一个的输出
代码: init_rdd.flatMap(lambda line:line.split()).collect()
结果: ['张三', '李四', '王五', '赵六', '周日']
说明: split()默认会按照空白字符对内容进行切分处理。例如:空格、制表符、回车。还是推荐明确指定你所需要分割的符号。
输入: rdd1 = sc.parallelize([3,3,2,6,8,0])
rdd2 = sc.parallelize([3,2,1,5,7])
并集: rdd1.union(rdd2).collect()
结果: [3, 3, 2, 6, 8, 0, 3, 2, 1, 5, 7]
说明: union取并集不会对重复出现的数据去重
对并集的结果进行去重: rdd1.union(rdd2).distinct().collect()
结果: [8, 0, 1, 5, 2, 6, 3, 7]
说明: distinct()是转换算子,用来对RDD中的元素进行去重处理
交集: rdd1.intersection(rdd2).collect()
结果: [2, 3]
说明: 交集会对结果数据进行去重处理
groupByKey()
输入: rdd = sc.parallelize([('c01','张三'),('c02','李四'),('c02','王五'),('c01','赵六'),('c03','田七'),('c03','周八'),('c02','李九')])
需求: 对学生按照班级分组统计
代码: rdd.groupByKey().mapValues(list).collect()
结果: [('c01', ['张三', '赵六']), ('c02', ['李四', '王五', '李九']), ('c03', ['田七', '周八'])]
输入: rdd = sc.parallelize([('c01','张三'),('c02','李四'),('c02','王五'),('c01','赵六'),('c03','田七'),('c03','周八'),('c02','李九')])
需求: 统计每个班级学生人数
代码: rdd.map(lambda tup:(tup[0],1)).reduceByKey(lambda agg,curr:agg+curr).collect()
结果: [('c01', 2), ('c02', 3), ('c03', 2)]
输入: rdd = sc.parallelize([(10,2),(15,3),(8,4),(7,4),(2,4),(12,4)])
需求: 根据key进行排序操作,演示升序
代码: rdd.sortByKey().collect()
结果: [(2, 4), (7, 4), (8, 4), (10, 2), (12, 4), (15, 3)]
需求: 根据key进行排序操作,演示降序
代码: rdd.sortByKey(ascending=False).collect()
结果: [(15, 3), (12, 4), (10, 2), (8, 4), (7, 4), (2, 4)]
输入: rdd = sc.parallelize([('a01',2),('A01',3),('a011',2),('a03',2),('a021',2),('a04',2)])
需求: 根据key进行排序操作,演示升序
代码: rdd.sortByKey().collect()
结果: [('A01', 3), ('a01', 2), ('a011', 2), ('a021', 2), ('a03', 2), ('a04', 2)]
总结: 对字符串类型的key进行排序的时候,按照ASCII码表进行排序。大写字母排在小写字母的前面;如果前缀一样,短的排在前面,长的排在后面。
collect() 算子:
格式: collect()
作用: 收集各个分区的数据,将数据汇总到一个大的列表返回
reduce() 算子:
输入: rdd = sc.parallelize([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10])
需求: 统计所有元素之和是多少
代码:
def mysum(agg,curr):
print(f"中间临时聚合结果{agg},当前遍历到的元素{curr}")
return agg+curr
rdd.reduce(mysum)
rdd.reduce(lambda agg,curr:agg+curr)
结果:
中间临时聚合结果6,当前遍历到的元素7
中间临时聚合结果13,当前遍历到的元素8
中间临时聚合结果21,当前遍历到的元素9
中间临时聚合结果30,当前遍历到的元素10
中间临时聚合结果1,当前遍历到的元素2
中间临时聚合结果3,当前遍历到的元素3
中间临时聚合结果6,当前遍历到的元素4
中间临时聚合结果10,当前遍历到的元素5
中间临时聚合结果15,当前遍历到的元素40
55
说明: 初始化的时候,agg,表示中间临时聚合结果,默认取列表中的第一个元素值,curr表示当前遍历到的元素,默认取列表中的第二个元素的值。
输入: rdd = sc.parallelize([3,1,2,4,5,6,7,8,9,10])
需求: 获取第一个元素
代码: rdd.first()
结果: 3
take() 算子
输入: rdd = sc.parallelize([3,1,2,4,5,6,7,8,9,10])
需求: 获取前3个元素
代码: rdd.take(3)
结果: [3, 1, 2]
说明: 返回结果是List列表。必须要传递参数N,而且不能是负数。
输入: rdd = sc.parallelize([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10])
需求: 获取前3个元素
代码: rdd.top(3)
结果: [10, 9, 8]
输入: rdd = sc.parallelize([('c01',5),('c02',8),('c04',1),('c03',4)])
需求: 按照班级人数降序排序,取前2个
代码: rdd.top(2,key=lambda tup:tup[1])
结果: [('c02', 8), ('c01', 5)]
需求: 按照班级人数升序排序,取前2个
代码: rdd.top(2,key=lambda tup:-tup[1])
结果: [('c04', 1), ('c03', 4)]
输入: rdd = sc.parallelize([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10])
需求: 获取一共有多少个元素
代码: rdd.count()
结果: 10
输入: rdd = sc.parallelize([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10])
需求: 对数据进行遍历打印
代码: rdd.foreach(lambda num:print(num))
结果:
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
说明:
1- foreach()算子对自定义函数不要求有返回值,另外该算子也没有返回值
2- 因为底层是多线程运行的,因此输出结果分区间可能是乱序
3- 该算子,一般用来对结果数据保存到数据库或者文件中
分区算子:针对整个分区数据进行处理的算子。
mapPartitions和foreachPartition
说明:map和foreach算子都有对应的分区算子。分区算子适用于有反复消耗资源的操作,例如:文件的打开和关闭、数据库的连接和关闭等,能够减少操作的次数。
输入: rdd = sc.parallelize([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10],3)
查看分区情况: rdd.glom().collect()
结果: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9, 10]]
演示: map和mapPartitions
需求: 对数字加一
================================map==================================
自定义函数:
def my_add(num):
print(f"传递进来的数据{num}")
return num+1
rdd.map(my_add).collect()
结果:
传递进来的数据4
传递进来的数据5
传递进来的数据6
传递进来的数据1
传递进来的数据2
传递进来的数据3
传递进来的数据7
传递进来的数据8
传递进来的数据9
传递进来的数据10
[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]
请问: my_add被调用了几次?
回答: 10
弊端: 会导致消耗资源的操作反复多次的执行,非常消耗资源
def my_add(num):
# 打开数据库连接
# 将数据保存到数据库
# 关闭数据库连接
print(f"传递进来的数据{num}")
return num+1
=============================mapPartitions===========================
自定义函数:
def my_add(list):
print("输入的参数",list)
new_list = []
for i in list:
new_list.append(i + 1)
return new_list
rdd.mapPartitions(my_add).collect()
结果:
输入的参数 <itertools.chain object at 0x7ff21ae9d940>
输入的参数 <itertools.chain object at 0x7ff21ae9d940>
输入的参数 <itertools.chain object at 0x7ff21ae94e50>
[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]
演示: foreach和foreachPartition
需求: 遍历打印
==============================foreach================================
自定义函数:
def my_print(num):
print(f"传递进来的数据{num}")
print(num)
rdd.foreach(my_print)
结果:
传递进来的数据1
1
传递进来的数据2
2
传递进来的数据3
3
传递进来的数据4
4
传递进来的数据5
5
传递进来的数据6
6
传递进来的数据7
7
传递进来的数据8
8
传递进来的数据9
9
传递进来的数据10
10
==========================foreachPartition===========================
自定义函数:
def my_print(list):
print(f"传递进来的数据{list}")
for i in list:
print(i)
rdd.foreachPartition(my_print)
结果:
传递进来的数据<itertools.chain object at 0x7ff21ae9d2b0>
1
2
3
传递进来的数据<itertools.chain object at 0x7ff21ae9d2b0>
4
5
6
传递进来的数据<itertools.chain object at 0x7ff21ae94a60>
7
8
9
10
总结:
1- map和foreach算子都有对应的分区算子,分别是mapPartitions和foreachPartition
2- 分区算子适用于有反复消耗资源的操作,例如:文件的打开和关闭、数据库的连接和关闭等,能够减少操作的次数。
3- 如果没有反复消耗资源的操作,调用两类算子,效果一样
重分区算子:对RDD的分区重新进行分区操作的算子,也就是改变RDD分区数的算子。
输入: rdd = sc.parallelize([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10],3)
查看分区情况: rdd.glom().collect()
结果: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9, 10]]
增大分区: rdd.repartition(5).glom().collect()
结果: [[], [1, 2, 3], [7, 8, 9, 10], [4, 5, 6], []]
减少分区: rdd.repartition(2).glom().collect()
结果: [[1, 2, 3, 7, 8, 9, 10], [4, 5, 6]]
输入: rdd = sc.parallelize([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10],3)
查看分区情况: rdd.glom().collect()
结果: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9, 10]]
减少分区: rdd.coalesce(2).glom().collect()
结果: [[1, 2, 3], [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]]
增大分区: rdd.coalesce(5).glom().collect()
结果: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9, 10]]
将参数2设置为True,再增大分区: rdd.coalesce(5,shuffle=True).glom().collect()
结果: [[], [1, 2, 3], [7, 8, 9, 10], [4, 5, 6], []]
将参数2设置为True,再减小分区: rdd.coalesce(2,shuffle=True).glom().collect()
结果: [[1, 2, 3, 7, 8, 9, 10], [4, 5, 6]]
repartition 和 coalesce总结:
1- 这两个算子都是用来改变RDD的分区数
2- repartition 既能够增大RDD分区数,也能够减小RDD分区数。但是都会导致发生Shuffle过程。
3- 默认只能减小RDD分区数,不能增大,减小过程中不会发生Shuffle过程。如果想增大分区,需要将参数shuffle设置为True,但是会导致Shuffle过程。
4- repartition 底层实际上是调用了coalesce算子,并且将shuffle参数设置为了True
注意:
默认情况下,根据key进行Hash取模分区。
如果对默认分区规则不满意,可以传递参数fn来自定义分区规则。
但是自定义分区规则函数需要满足两个条件,
条件一:分区编号的数据类型需要是int类型;
条件二:传递给自定义分区函数的参数是key
输入: rdd = sc.parallelize([(1,1),(2,2),(3,3),(4,4),(5,5),(6,6),(7,7),(8,8),(9,9),(10,10)],5)
查看分区情况: rdd.glom().collect()
结果: [[(1, 1), (2, 2)], [(3, 3), (4, 4)], [(5, 5), (6, 6)], [(7, 7), (8, 8)], [(9, 9), (10, 10)]]
需求: 增大分区,尝试分为20个分区
代码: rdd.partitionBy(20).glom().collect()
结果: [[], [(1, 1)], [(2, 2)], [(3, 3)], [(4, 4)], [(5, 5)], [(6, 6)], [(7, 7)], [(8, 8)], [(9, 9)], [(10, 10)], [], [], [], [], [], [], [], [], []]
需求: 减少分区,尝试分为2个分区
代码: rdd.partitionBy(2).glom().collect()
结果: [[(2, 2), (4, 4), (6, 6), (8, 8), (10, 10)], [(1, 1), (3, 3), (5, 5), (7, 7), (9, 9)]]
需求: 将 key>5 放置在一个分区,剩余放置到另一个分区
代码: rdd.partitionBy(2,partitionFunc=lambda key:0 if key>5 else 1).glom().collect()
结果: [[(6, 6), (7, 7), (8, 8), (9, 9), (10, 10)], [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5)]]
注意: 分区编号的数据类型需要是int类型
输入: rdd = sc.parallelize([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10],3)
查看分区情况: rdd.glom().collect()
结果: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9, 10]]
需求: 求和计算, 求所有数据之和
================================reduce================================
代码:
def my_sum(agg,curr):
return agg+curr
rdd.reduce(my_sum)
结果: 55
================================fold================================
代码:
def my_sum(agg,curr):
return agg+curr
rdd.fold(5,my_sum)
结果: 75
================================aggregate================================
代码:
def my_sum_1(agg,curr):
return agg+curr
def my_sum_2(agg,curr):
return agg+curr
rdd.aggregate(5,my_sum_1,my_sum_2)
结果: 75
总结:
reduce、fold、aggregate算子都能实现聚合操作。reduce的底层是fold,fold底层是aggregate。
在工作中,如果能够通过reduce实现的,就优先选择reduce;否则选择fold,实在不行就选择aggregate
以上三个与单值是一样的,只是在单值的基础上加了分组的操作而已,针对每个分组内的数据进行聚合而已。另外有一个:groupByKey() 仅分组,不聚合统计
问题:groupByKey() + 聚合操作 和 reduceByKey() 都可以完成分组聚合统计,谁的效率更高一些?
reduceByKey(),因为底层会进行局部的聚合操作,会减小后续处理的数据量
关联函数,主要是针对kv类型的数据,根据key进行关联操作
相关的算子:
输入:
rdd1 = sc.parallelize([('c01','张三'),('c02','李四'),('c02','王五'),('c01','赵六'),('c03','田七'),('c03','周八'),('c02','李九'),('c04','老张')])
rdd2 = sc.parallelize([('c01','1'),('c02','2'),('c03','3'),('c05','5')])
================================join================================
代码: rdd1.join(rdd2).collect()
结果:
[
('c01', ('张三', '1')),
('c01', ('赵六', '1')),
('c02', ('李四', '2')),
('c02', ('王五', '2')),
('c02', ('李九', '2')),
('c03', ('田七', '3')),
('c03', ('周八', '3'))
]
================================leftOuterJoin================================
代码: rdd1.leftOuterJoin(rdd2).collect()
结果:
[
('c04', ('老张', None)),
('c01', ('张三', '1')),
('c01', ('赵六', '1')),
('c02', ('李四', '2')),
('c02', ('王五', '2')),
('c02', ('李九', '2')),
('c03', ('田七', '3')),
('c03', ('周八', '3'))
]
================================rightOuterJoin================================
代码: rdd1.rightOuterJoin(rdd2).collect()
结果:
[
('c05', (None, '5')),
('c01', ('张三', '1')),
('c01', ('赵六', '1')),
('c02', ('李四', '2')),
('c02', ('王五', '2')),
('c02', ('李九', '2')),
('c03', ('田七', '3')),
('c03', ('周八', '3'))
]
================================fullOuterJoin================================
代码: rdd1.fullOuterJoin(rdd2).collect()
结果:
[
('c04', ('老张', None)),
('c05', (None, '5')),
('c01', ('张三', '1')),
('c01', ('赵六', '1')),
('c02', ('李四', '2')),
('c02', ('王五', '2')),
('c02', ('李九', '2')),
('c03', ('田七', '3')),
('c03', ('周八', '3'))
]