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关于前端:大数据开发Spark-Join原理详解

数据分析中将两个数据集进行 Join 操作是很常见的场景。在 Spark 的物理打算阶段,Spark 的 Join Selection 类会根 据 Join hints 策略、Join 表的大小、Join 是等值 Join 还是不等值以及参加 Join 的 key 是否能够排序等条件来抉择最 终的 Join 策略,最初 Spark 会利用抉择好的 Join 策略执行最终的计算。以后 Spark 一共反对五种 Join 策略:

Broadcast hash join (BHJ)

Shuffle hash join(SHJ)

Shuffle sort merge join (SMJ)

Shuffle-and-replicate nested loop join,又称笛卡尔积(Cartesian product join)

Broadcast nested loop join (BNLJ)

其中 BHJ 和 SMJ 这两种 Join 策略是咱们运行 Spark 作业最常见的。JoinSelection 会先依据 Join 的 Key 为等值 Join 来抉择 Broadcast hash join、Shuffle hash join 以及 Shuffle sort merge join 中的一个;如果 Join 的 Key 为不等值 Join 或者没有指定 Join 条件,则会抉择 Broadcast nested loop join 或 Shuffle-and-replicate nested loop join。不同的 Join 策略在执行上效率差异很大,理解每种 Join 策略的执行过程和实用条件是很有必要的。

1、Broadcast Hash Join
Broadcast Hash Join 的实现是将小表的游戏数据播送到 Spark 所有的 Executor 端,这个播送过程和咱们本人去播送数 据没什么区别:

利用 collect 算子将小表的数据从 Executor 端拉到 Driver 端 在 Driver 端调用 sparkContext.broadcast 播送到所有 Executor 端 在 Executor 端应用播送的数据与大表进行 Join 操作(实际上是执行 map 操作)

这种 Join 策略防止了 Shuffle 操作。一般而言,Broadcast Hash Join 会比其余 Join 策略执行的要快。

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应用这种 Join 策略必须满足以下条件:小表的数据必须很小,能够通过 spark.sql.autoBroadcastJoinThreshold 参数来配置,默认是 10MB 如果内存比拟大,能够将阈值适当加大 将 spark.sql.autoBroadcastJoinThreshold 参数设置为 -1,能够敞开这种连贯形式 只能用于等值 Join,不要求参加 Join 的 keys 可排序

2、Shuffle Hash Join

当表中的数据比拟大,又不适宜应用播送,这个时候就能够思考应用 Shuffle Hash Join。Shuffle Hash Join 同样是在大表和小表进行 Join 的时候抉择的一种策略。它的计算思维是:把大表和小表依照雷同 的分区算法和分区数进行分区(依据参加 Join 的 keys 进行分区),这样就保障了 hash 值一样的数据都散发到同一 个分区中,而后在同一个 Executor 中两张表 hash 值一样的分区就能够在本地进行 hash Join 了。在进行 Join 之 前,还会对小表的分区构建 Hash Map。Shuffle hash join 利用了分治思维,把大问题拆解成小问题去解决。

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要启用 Shuffle Hash Join 必须满足以下条件:仅反对等值 Join,不要求参加 Join 的 Keys 可排序 spark.sql.join.preferSortMergeJoin 参数必须设置为 false,参数是从 Spark 2.0.0 版本引入的,默认值为 true,也就是默认状况下抉择 Sort Merge Join 小表的大小(plan.stats.sizeInBytes)必须小于 spark.sql.autoBroadcastJoinThreshold spark.sql.shuffle.partitions(默认值 200)而且小表大小(stats.sizeInBytes)的三倍必须小于等于大表的大小(stats.sizeInBytes),也就是 a.stats.sizeInBytes 3 < = b.stats.sizeInBytes

3、Shuffle Sort Merge Join

后面两种 Join 策略对表的大小都有条件的,如果参加 Join 的表都很大,这时候就得思考用 Shuffle Sort Merge Join 了。Shuffle Sort Merge Join 的实现思维:将两张表依照 join key 进行 shuffle,保障 join key 值雷同的记录会被分在相应的分区 对每个分区内的数据进行排序 排序后再对相应的分区内的记录进行连贯 无论分区有多大,Sort Merge Join 都不必把一侧的数据全副加载到内存中,而是即用即丢;因为两个序列都有序。从 头遍历,碰到 key 雷同的就输入,如果不同,右边小就持续取右边,反之取左边。从而大大提高了大数据量下 sql join 的稳定性。

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要启用 Shuffle Sort Merge Join 必须满足以下条件:

仅反对等值 Join,并且要求参加 Join 的 Keys 可排序

4、Cartesian product join

如果 Spark 中两张参加 Join 的表没指定连贯条件,那么会产生 Cartesian product join,这个 Join 失去的后果其实

就是两张表行数的乘积。

5、Broadcast nested www.sangpi.comloop join

能够把 Broadcast nested loop join 的执行看做上面的计算:

for record_1 in relation_1:

for record_2 in relation_2:

join condition is executed

能够看出 Broadcast nested loop join 在某些状况会对某张表反复扫描屡次,效率十分低下。从名字能够看出,这种

join 会依据相干条件对小表进行播送,以缩小表的扫描次数。

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