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RDD、Dataframe、Dataset全都是spark平台下的分布式弹性数据集,为处理超大型数据提供便利
2、三者都有惰性机制,在进行创建、转换,如map方法时,不会立即执行,只有在遇到Action如foreach时,三者才会开始遍历运算,极端情况下,如果代码里面有创建、转换,但是后面没有在Action中使用对应的结果,在执行时会被直接跳过,如
RDD、Dataframe和DataSet是容易产生混淆的概念,必须对其相互之间对比,才可以知道其中异同。
RDD和Dataframe
RDD-Dataframe
上图直观地体现了Dataframe和RDD的区别。左侧的RDD[Person]虽然以Person为类型参数,但Spark框架本身不了解
Person类的内部结构。而右侧的Dataframe却提供了详细的结构信息,使得Spark
SQL可以清楚地知道该数据集中包含哪些列,每列的名称和类型各是什么。Dataframe多了数据的结构信息,即schema。RDD是分布式的
Java对象的集合。Dataframe是分布式的Row对象的集合。Dataframe除了提供了比RDD更丰富的算子以外,更重要的特点是提升执行效
率、减少数据读取以及执行计划的优化,比如filter下推、裁剪等。
提升执行效率
RDD
API是函数式的,强调不变性,在大部分场景下倾向于创建新对象而不是修改老对象。这一特点虽然带来了干净整洁的API,却也使得Spark应用程序在运
行期倾向于创建大量临时对象,对GC造成压力。在现有RDD
API的基础之上,我们固然可以利用mapPartitions方法来重载RDD单个分片内的数据创建方式,用复用可变对象的方式来减小对象分配和GC的
开销,但这牺牲了代码的可读性,而且要求开发者对Spark运行时机制有一定的了解,门槛较高。另一方面,Spark
SQL在框架内部已经在各种可能的情况下尽量重用对象,这样做虽然在内部会打破了不变性,但在将数据返回给用户时,还会重新转为不可变数据。利用
Dataframe API进行开发,可以免费地享受到这些优化效果。
减少数据读取
分析大数据,最快的方法就是 ——忽略它。这里的“忽略”并不是熟视无睹,而是根据查询条件进行恰当的剪枝。
上文讨论分区表时提到的分区剪 枝便是其中一种——当查询的过滤条件中涉及到分区列时,我们可以根据查询条件剪掉肯定不包含目标数据的分区目录,从而减少IO。
对于一些“智能”数据格 式,Spark
SQL还可以根据数据文件中附带的统计信息来进行剪枝。简单来说,在这类数据格式中,数据是分段保存的,每段数据都带有最大值、最小值、null值数量等
一些基本的统计信息。当统计信息表名某一数据段肯定不包括符合查询条件的目标数据时,该数据段就可以直接跳过(例如某整数列a某段的最大值为100,而查
询条件要求a > 200)。
此外,Spark SQL也可以充分利用RCFile、ORC、Parquet等列式存储格式的优势,仅扫描查询真正涉及的列,忽略其余列的数据。
执行优化
人口数据分析示例
为了说明查询优化,我们来看上图展示的人口数据分析的示例。图中构造了两个Dataframe,将它们join之后又做了一次filter操作。如
果原封不动地执行这个执行计划,最终的执行效率是不高的。因为join是一个代价较大的操作,也可能会产生一个较大的数据集。如果我们能将filter
下推到 join下方,先对Dataframe进行过滤,再join过滤后的较小的结果集,便可以有效缩短执行时间。而Spark
SQL的查询优化器正是这样做的。简而言之,逻辑查询计划优化就是一个利用基于关系代数的等价变换,将高成本的操作替换为低成本操作的过程。
得到的优化执行计划在转换成物 理执行计划的过程中,还可以根据具体的数据源的特性将过滤条件下推至数据源内。最右侧的物理执行计划中Filter之所以消失不见,就是因为溶入了用于执行最终的读取操作的表扫描节点内。
对于普通开发者而言,查询优化 器的意义在于,即便是经验并不丰富的程序员写出的次优的查询,也可以被尽量转换为高效的形式予以执行。
RDD和DataSet
DataSet以Catalyst逻辑执行计划表示,并且数据以编码的二进制形式被存储,不需要反序列化就可以执行sorting、shuffle等操作。
DataSet创立需要一个显式的Encoder,把对象序列化为二进制,可以把对象的scheme映射为SparkSQl类型,然而RDD依赖于运行时反射机制。
通过上面两点,DataSet的性能比RDD的要好很多。
Dataframe和DataSet
Dataset可以认为是Dataframe的一个特例,主要区别是Dataset每一个record存储的是一个强类型值而不是一个Row。因此具有如下三个特点:
DataSet可以在编译时检查类型
并且是面向对象的编程接口。用wordcount举例:
//Dataframe
// Load a text file and interpret each line as a java.lang.String
val ds = sqlContext.read.text("/home/spark/1.6/lines").as[String]
val result = ds
.flatMap(_.split(" ")) // Split on whitespace
.filter(_ != "") // Filter empty words
.toDF() // Convert to Dataframe to perform aggregation / sorting
.groupBy($"value") // Count number of occurences of each word
.agg(count("*") as "numOccurances")
.orderBy($"numOccurances" desc) // Show most common words first
后面版本Dataframe会继承DataSet,Dataframe是面向Spark SQL的接口。
//DataSet,完全使用scala编程,不要切换到Dataframe
val wordCount =
ds.flatMap(_.split(" "))
.filter(_ != "")
.groupBy(_.toLowerCase()) // Instead of grouping on a column expression (i.e. $"value") we pass a lambda function
.count()
Dataframe和DataSet可以相互转化, df.as[ElementType] 这样可以把Dataframe转化为DataSet, ds.toDF() 这样可以把DataSet转化为Dataframe。
DataSet是数据表集合,可以有多个表
DataReader是读取数据库功能,例如:
?SqlDataReader?reader?=?cmd.ExecuteReader();DataTable是数据表,它本身只有一张表,它与DataSet的关系像工作簿和Excel文件的关系
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