【云计算大数据】Spark数据倾斜解决方案,写给即将正在找工作的Java攻城狮

后面的五个方案,尤其是最后4个方案,都是那种特别狂拽炫酷吊炸天的方案。但没有第一二个方案简单直接。如果碰到了数据倾斜的问题。上来就先考虑第一个和第二个方案看能不能做,如果能做的话,后面的5个方案,都不用去搞了。

有效、简单、直接才是最好的,彻底根除了数据倾斜的问题。

2.1、方案一:聚合源数据

一些聚合的操作,比如groupByKey、reduceByKey,groupByKey说白了就是拿到每个key对应的values。reduceByKey说白了就是对每个key对应的values执行一定的计算。

这些操作,比如groupByKey和reduceByKey,包括之前说的join。都是在spark作业中执行的。

spark作业的数据来源,通常是哪里呢?90%的情况下,数据来源都是hive表(hdfs,大数据分布式存储系统)。hdfs上存储的大数据。hive表中的数据通常是怎么出来的呢?有了spark以后,hive比较适合做什么事情?hive就是适合做离线的,晚上凌晨跑的,ETL(extract transform load,数据的采集、清洗、导入),hive sql,去做这些事情,从而去形成一个完整的hive中的数据仓库。说白了,数据仓库,就是一堆表。

spark作业的源表,hive表,通常情况下来说,也是通过某些hive etl生成的。hive etl可能是晚上凌晨在那儿跑。今天跑昨天的数据。

数据倾斜,某个key对应的80万数据,某些key对应几百条,某些key对应几十条。现在咱们直接在生成hive表的hive etl中对数据进行聚合。比如按key来分组,将key对应的所有的values全部用一种特殊的格式拼接到一个字符串里面去,比如“key=sessionid, value: action_seq=1|user_id=1|search_keyword=火锅|category_id=001;action_seq=2|user_id=1|search_keyword=涮肉|category_id=001”。

对key进行group,在spark中,拿到key=sessionid,values。hive etl中,直接对key进行了聚合。那么也就意味着,每个key就只对应一条数据。在spark中,就不需要再去执行groupByKey+map这种操作了。直接对每个key对应的values字符串进行map操作,进行你需要的操作即可。

spark中,可能对这个操作,就不需要执行shffule操作了,也就根本不可能导致数据倾斜。

或者是对每个key在hive etl中进行聚合,对所有values聚合一下,不一定是拼接起来,可能是直接进行计算。reduceByKey计算函数应用在hive etl中,从而得到每个key的values。

聚合源数据方案第二种做法是,你可能没有办法对每个key聚合出来一条数据。那么也可以做一个妥协,对每个key对应的数据,10万条。有好几个粒度,比如10万条里面包含了几个城市、几天、几个地区的数据,现在放粗粒度。直接就按照城市粒度,做一下聚合,几个城市,几天、几个地区粒度的数据,都给聚合起来。比如说

city_id date area_id

select … from … group by city_id

尽量去聚合,减少每个key对应的数量,也许聚合到比较粗的粒度之后,原先有10万数据量的key,现在只有1万数据量。减轻数据倾斜的现象和问题。

2.2、方案二:过滤导致倾斜的key

如果你能够接受某些数据在spark作业中直接就摒弃掉不使用。比如说,总共有100万个key。只有2个key是数据量达到10万的。其他所有的key,对应的数量都是几十万。

这个时候,你自己可以去取舍,如果业务和需求可以理解和接受的话,在你从hive表查询源数据的时候,直接在sql中用where条件,过滤掉某几个key。

那么这几个原先有大量数据,会导致数据倾斜的key,被过滤掉之后,那么在你的spark作业中,自然就不会发生数据倾斜了。

3、提高shuffle操作reduce并行度

3.1、问题描述

第一个和第二个方案,都不适合做,然后再考虑这个方案。

将reduce task的数量变多,就可以让每个reduce task分配到更少的数据量。这样的话也许就可以缓解甚至是基本解决掉数据倾斜的问题。

3.2、提升shuffle reduce端并行度的操作方法

很简单,主要给我们所有的shuffle算子,比如groupByKey、countByKey、reduceByKey。在调用的时候,传入进去一个参数。那个数字,就代表了那个shuffle操作的reduce端的并行度。那么在进行shuffle操作的时候,就会对应着创建指定数量的reduce task。

这样的话,就可以让每个reduce task分配到更少的数据。基本可以缓解数据倾斜的问题。

比如说,原本某个task分配数据特别多,直接OOM,内存溢出了,程序没法运行,直接挂掉。按照log,找到发生数据倾斜的shuffle操作,给它传入一个并行度数字,这样的话,原先那个task分配到的数据,肯定会变少。就至少可以避免OOM的情况,程序至少是可以跑的。

3.3、提升shuffle reduce并行度的缺陷

治标不治本的意思,因为它没有从根本上改变数据倾斜的本质和问题。不像第一个和第二个方案(直接避免了数据倾斜的发生)。原理没有改变,只是说,尽可能地去缓解和减轻shuffle reduce task的数据压力,以及数据倾斜的问题。

实际生产环境中的经验:

1、如果最理想的情况下,提升并行度以后,减轻了数据倾斜的问题,或者甚至可以让数据倾斜的现象忽略不计,那么就最好。就不用做其他的数据倾斜解决方案了。

2、不太理想的情况下,比如之前某个task运行特别慢,要5个小时,现在稍微快了一点,变成了4个小时。或者是原先运行到某个task,直接OOM,现在至少不会OOM了,但是那个task运行特别慢,要5个小时才能跑完。

那么,如果出现第二种情况的话,各位,就立即放弃第三种方案,开始去尝试和选择后面的四种方案。

4、使用随机key实现双重聚合

4.1、使用场景

groupByKey、reduceByKey比较适合使用这种方式。join咱们通常不会这样来做,后面会讲三种针对不同的join造成的数据倾斜的问题的解决方案。

4.2、解决方案

第一轮聚合的时候,对key进行打散,将原先一样的key,变成不一样的key,相当于是将每个key分为多组。

先针对多个组,进行key的局部聚合。接着,再去除掉每个key的前缀,然后对所有的key进行全局的聚合。

对groupByKey、reduceByKey造成的数据倾斜,有比较好的效果。

如果说,之前的第一、第二、第三种方案,都没法解决数据倾斜的问题,那么就只能依靠这一种方式了。

5、将reduce join转换为map join

5.1、使用方式

普通的join,那么肯定是要走shuffle。既然是走shuffle,那么普通的join就肯定是走的是reduce join。那怎么将reduce join 转换为mapjoin呢?先将所有相同的key,对应的value汇聚到一个task中,然后再进行join。

5.2、使用场景

这种方式适合在什么样的情况下来使用?

如果两个RDD要进行join,其中一个RDD是比较小的。比如一个RDD是100万数据,一个RDD是1万数据。(一个RDD是1亿数据,一个RDD是100万数据)。

其中一个RDD必须是比较小的,broadcast出去那个小RDD的数据以后,就会在每个executor的block manager中都保存一份。要确保你的内存足够存放那个小RDD中的数据。

这种方式下,根本不会发生shuffle操作,肯定也不会发生数据倾斜。从根本上杜绝了join操作可能导致的数据倾斜的问题。

对于join中有数据倾斜的情况,大家尽量第一时间先考虑这种方式,效果非常好。

不适合的情况

两个RDD都比较大,那么这个时候,你去将其中一个RDD做成broadcast,就很笨拙了。很可能导致内存不足。最终导致内存溢出,程序挂掉。

而且其中某些key(或者是某个key),还发生了数据倾斜。此时可以采用最后两种方式。

对于join这种操作,不光是考虑数据倾斜的问题。即使是没有数据倾斜问题,也完全可以优先考虑,用我们讲的这种高级的reduce join转map join的技术,不要用普通的join,去通过shuffle,进行数据的join。完全可以通过简单的map,使用map join的方式,牺牲一点内存资源。在可行的情况下,优先这么使用。

不走shuffle,直接走map,是不是性能也会高很多?这是肯定的。

6、sample采样倾斜key单独进行join

6.1、方案实现思路

将发生数据倾斜的key,单独拉出来,放到一个RDD中去。就用这个原本会倾斜的key RDD跟其他RDD单独去join一下,这个时候key对应的数据可能就会分散到多个task中去进行join操作。

就不至于说是,这个key跟之前其他的key混合在一个RDD中时,肯定是会导致一个key对应的所有数据都到一个task中去,就会导致数据倾斜。

小编13年上海交大毕业,曾经在小公司待过,也去过华为、OPPO等大厂,18年进入阿里一直到现在。

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最后

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