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Spark中的核心概念RDD，我們了解多少？

RDD全稱叫做彈性分布式數(shù)據(jù)集(Resilient Distributed Datasets)，它是一種分布式的內(nèi)存抽象，表示一個只讀的記錄分區(qū)的集合，它只能通過其他RDD轉(zhuǎn)換而創(chuàng)建，為此，RDD支持豐富的轉(zhuǎn)換操作 ( 如:map, join, filter, groupBy等)，通過這種轉(zhuǎn)換操作，新的RDD則包含了如何從其他RDDs衍生所必需的信息，所以說RDDs之間是有依賴關(guān)系的。

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基于RDDs之間的依賴，RDDs會形成一個有向無環(huán)圖DAG，該DAG描述了整個流式計算的流程，實際執(zhí)行的時候，RDD是通過血緣關(guān)系(Lineage)一氣呵成的，即使出現(xiàn)數(shù)據(jù)分區(qū)丟失，也可以通過血緣關(guān)系重建分區(qū)。

總結(jié)起來，基于RDD的流式計算任務(wù)可描述為：從穩(wěn)定的物理存儲(如分布式文件系統(tǒng))中加載記錄，記錄被傳入由一組確定性操作構(gòu)成的DAG，然后寫回穩(wěn)定存儲。另外RDD還可以將數(shù)據(jù)集緩存到內(nèi)存中，使得在多個操作之間可以重用數(shù)據(jù)集，基于這個特點可以很方便地構(gòu)建迭代型應(yīng)用(圖計算、機器學習等)或者交互式數(shù)據(jù)分析應(yīng)用。

可以說Spark最初也就是實現(xiàn)RDD的一個分布式系統(tǒng)，后面通過不斷發(fā)展壯大成為現(xiàn)在較為完善的大數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)，簡單來講，Spark-RDD的關(guān)系類似于Hadoop-MapReduce關(guān)系。

RDD特點

RDD表示只讀的分區(qū)的數(shù)據(jù)集，對RDD進行改動，只能通過RDD的轉(zhuǎn)換操作，由一個RDD得到一個新的RDD，新的RDD包含了從其他RDD衍生所必需的信息。

RDDs之間存在依賴，RDD的執(zhí)行是按照血緣關(guān)系延時計算的。如果血緣關(guān)系較長，可以通過持久化RDD來切斷血緣關(guān)系。

分區(qū)

如下圖所示，RDD邏輯上是分區(qū)的，每個分區(qū)的數(shù)據(jù)是抽象存在的，計算的時候會通過一個compute函數(shù)得到每個分區(qū)的數(shù)據(jù)。

如果RDD是通過已有的文件系統(tǒng)構(gòu)建，則compute函數(shù)是讀取指定文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，如果RDD是通過其他RDD轉(zhuǎn)換而來，則compute函數(shù)是執(zhí)行轉(zhuǎn)換邏輯將其他RDD的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。

只讀

如下圖所示，RDD是只讀的，要想改變RDD中的數(shù)據(jù)，只能在現(xiàn)有的RDD基礎(chǔ)上創(chuàng)建新的RDD。

由一個RDD轉(zhuǎn)換到另一個RDD，可以通過豐富的操作算子實現(xiàn)，不再像MapReduce那樣只能寫map和reduce了，如下圖所示。

RDD的操作算子包括兩類，一類叫做transformations，它是用來將RDD進行轉(zhuǎn)化，構(gòu)建RDD的血緣關(guān)系;另一類叫做actions，它是用來觸發(fā)RDD的計算，得到RDD的相關(guān)計算結(jié)果或者將RDD保存的文件系統(tǒng)中。下圖是RDD所支持的操作算子列表。

依賴

RDDs通過操作算子進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換得到的新RDD包含了從其他RDDs衍生所必需的信息，RDDs之間維護著這種血緣關(guān)系，也稱之為依賴。如下圖所示，依賴包括兩種，一種是窄依賴，RDDs之間分區(qū)是一一對應(yīng)的，另一種是寬依賴，下游RDD的每個分區(qū)與上游RDD(也稱之為父RDD)的每個分區(qū)都有關(guān)，是多對多的關(guān)系。

通過RDDs之間的這種依賴關(guān)系，一個任務(wù)流可以描述為DAG(有向無環(huán)圖)，如下圖所示，在實際執(zhí)行過程中寬依賴對應(yīng)于Shuffle(圖中的reduceByKey和join)，窄依賴中的所有轉(zhuǎn)換操作可以通過類似于管道的方式一氣呵成執(zhí)行(圖中map和union可以一起執(zhí)行)。

緩存

如果在應(yīng)用程序中多次使用同一個RDD，可以將該RDD緩存起來，該RDD只有在***次計算的時候會根據(jù)血緣關(guān)系得到分區(qū)的數(shù)據(jù)，在后續(xù)其他地方用到該RDD的時候，會直接從緩存處取而不用再根據(jù)血緣關(guān)系計算，這樣就加速后期的重用。

如下圖所示，RDD-1經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)換后得到RDD-n并保存到hdfs，RDD-1在這一過程中會有個中間結(jié)果，如果將其緩存到內(nèi)存，那么在隨后的RDD-1轉(zhuǎn)換到RDD-m這一過程中，就不會計算其之前的RDD-0了。

Checkpoint

雖然RDD的血緣關(guān)系天然地可以實現(xiàn)容錯，當RDD的某個分區(qū)數(shù)據(jù)失敗或丟失，可以通過血緣關(guān)系重建。但是對于長時間迭代型應(yīng)用來說，隨著迭代的進行，RDDs之間的血緣關(guān)系會越來越長，一旦在后續(xù)迭代過程中出錯，則需要通過非常長的血緣關(guān)系去重建，勢必影響性能。

為此，RDD支持checkpoint將數(shù)據(jù)保存到持久化的存儲中，這樣就可以切斷之前的血緣關(guān)系，因為checkpoint后的RDD不需要知道它的父RDDs了，它可以從checkpoint處拿到數(shù)據(jù)。

小結(jié)

總結(jié)起來，給定一個RDD我們至少可以知道如下幾點信息：1、分區(qū)數(shù)以及分區(qū)方式;2、由父RDDs衍生而來的相關(guān)依賴信息;3、計算每個分區(qū)的數(shù)據(jù)，計算步驟為：1)如果被緩存，則從緩存中取的分區(qū)的數(shù)據(jù);2)如果被Checkpoint，則從Checkpoint處恢復數(shù)據(jù);3)根據(jù)血緣關(guān)系計算分區(qū)的數(shù)據(jù)。

編程模型

在Spark中，RDD被表示為對象，通過對象上的方法調(diào)用來對RDD進行轉(zhuǎn)換。經(jīng)過一系列的Transformations后，就可以調(diào)用Actions觸發(fā)RDD的計算，Action可以是向應(yīng)用程序返回結(jié)果( count, collect 等)，或者是向存儲系統(tǒng)保存數(shù)據(jù)( saveAsTextFile 等)。在Spark中，只有遇到Action，才會執(zhí)行RDD的計算(即懶執(zhí)行)，這樣在運行時可以通過管道的方式傳輸多個轉(zhuǎn)換。

要使用Spark，開發(fā)者需要編寫一個Driver程序，它被提交到集群以調(diào)度運行Worker，如下圖所示。Driver中定義了一個或多個RDD，并調(diào)用RDD上的action，Worker則執(zhí)行RDD分區(qū)計算任務(wù)。

應(yīng)用舉例

下面介紹一個簡單的Spark應(yīng)用程序?qū)嵗齏ordCount，統(tǒng)計一個數(shù)據(jù)集中每個單詞出現(xiàn)的次數(shù)，首先將從HDFS中加載數(shù)據(jù)得到原始RDD-0，其中每條記錄為數(shù)據(jù)中的一行句子，經(jīng)過一個flatMap操作，將一行句子切分為多個獨立的詞，得到RDD-1，再通過map操作將每個詞映射為key-value形式，其中key為詞本身，value為初始計數(shù)值1，得到RDD-2，將RDD-2中的所有記錄歸并，統(tǒng)計每個詞的計數(shù)，得到RDD-3，***將其保存到HDFS。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. object WordCount {
    2. 
  
  
  
  
  2. def main(args: Array[String]) {
    3. 
  
  
  
  
  3. if (args.length < 2) {
    4. 
  
  
  
  
  4. System.err.println("Usage: WordCount  ");
    5. 
  
  
  
  
  5. System.exit(1);
    6. 
  
  
  
  
  6. }
    7. 
  
  
  
  
  7. val conf = new SparkConf().setAppName("WordCount")
    8. 
  
  
  
  
  8. val sc = new SparkContext(conf)
    9. 
  
  
  
  
  9. val result = sc.textFile(args(0))
    10. 
  
  
  
  
  10. .flatMap(line => line.split(" "))
    11. 
  
  
  
  
  11. .map(word => (word, 1))
    12. 
  
  
  
  
  12. .reduceByKey(_ + _) 
    13. 
  
  
  
  
  13. result.saveAsTextFile(args(1))
    14. 
  
  
  
  
  14. }
    15. 
  
  
  
  
  15. }
    16.

結(jié)語

基于RDD實現(xiàn)的Spark相比于傳統(tǒng)的Hadoop MapReduce有什么優(yōu)勢呢?總結(jié)起來應(yīng)該至少有三點：

1.RDD提供了豐富的操作算子，不再是只有map和reduce兩個操作了，對于描述應(yīng)用程序來說更加方便;

2.通過RDDs之間的轉(zhuǎn)換構(gòu)建DAG，中間結(jié)果不用落地;

3.RDD支持緩存，可以在內(nèi)存中快速完成計算。


本文題目：Spark中的核心概念RDD，我們了解多少？
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