如何让你的Spark在快百倍?

时间:2022-08-24 14:28:04
Spark官方给出的性能是 内存模式比mapreduce快100倍,磁盘模式比mapreduce快10倍。有没有办法让Spark这个基础上在继续快百倍?答案必须是肯定的。让我们先分析下Spark为什么会比mapreduce快,然后分析下在这种模式依然存在的问题,最后给出我们的解决方案。

首先Spark为什么会比mapreduce快。
1.Spark减少了中间过程的磁盘读写,数据很多时候不需要落地,从而提升了效率。
2.Spark基于内存的读写,减少了磁盘IO、node数据交互的通信时间。
3.Spark并非mapreduce心跳的模式,任务调度性能比mapreduce快,适合迭代计算。

依然存在的问题以及改进思路。
1.依然是暴力扫描-需要索引。
如果数据总量几百亿,但很多时候我们只想对其中的含有某些关键词的数据进行分析,Spark依然要从头到尾扫描这几百亿的数据,太浪费资源,我们需要对每个维度的值创建一层索引,通过索引我们可以将不想关的记录直接跳跃过去,只对满足匹配条件的结果进行计算。这样即使总量有百亿,但经过匹配后的记录数可能仅仅是几千万,对这几千万的数据进行统计分析与对整体的100亿的数据进行统计分析,性能肯定要快上千倍万倍。
2.大部分的列均有重复值,Spark没有针对这种情况进行优化。
Spark目前的分组统计和排序计算直接读取数据的真实值,这样计算量以及磁盘IO都很大。
在真实的数据中,数据肯定是有重复的,我们可以对数据排重后按照数据大小进行编号,我们在这里称之为标签。
1)排序和分组仅仅使用标签进行计算。
2)用标签来代替原始值后,原始值仅仅存储一份,索引体积变小。
3)标签根据列的数据重复程度不同,标签的长度可以是1bits~32bits,内存中对应byte,short,int类型,因绝大部分数据都有重复,故short类型居多,占用存储空间也小。
4)使用原始数据的真实值(字符串),进行大小比较太耗费CPU资源,相比于完全数值型的标签,标签计算占用的cpu更少。
5)大多数的计算只需要使用标签,而不需要使用标签对应的原始值,仅仅在计算完毕后,将一少部分标签转换为真实值,给用户即可。
3.部分格式支持列存储,但尚有优化空间。
有相当一部分的场景我们只需要获取TOP N 条结果,以下面这条SQL为例
select a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,x from testtable order by x  desc limit 10
我们只需要获取前10个最大值的x列即可,目前Spark的处理方式是 将a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,x 这14个列的值全部都读取出来,然后在按照x排序取出TOP N,其实最简单的变换下思路即可,我们先只取出x列,其他的13个列的数据并不读取,按照x列排序得到TOP N结果后,在将剩余的N个结果的13个值附加进来即可,这种先排序,后附加其他列的方式,相对于Spark那种将14个列全部读取出来,IO一下降低了13倍。

解决方案
当然需要实现上述的3点需要在Spark的基础上做很多工作,但好在我们不需要自己来开发,已经有人帮我们做好了。我们可以试下
spark运行在ydb上,从而将spark的查询速度直接提高。
延云YDB,为大数据即席分析而生的数据库,核心是大索引,是延云自主研发的海量数据实时在线分析(OLAP)系统,只需一百台机器就可近实时的对每天千亿、总量万亿级数据进行秒级的全文检索以及多维分析。
本文不想过多的对YDB做过多的宣传,有兴趣的读者可以访问 http://ycloud.net.cn 去查看,这里仅仅介绍YDB如何与SPARK进行对接,从而提升查询速度。

基本思路是这样,Ydb实现了Spark的StorageHandler接口,spark可以访问YDB的数据,在SPARK读取YDB的数据之前,
1)YDB会先利用自己的索引将没必要的行给过滤掉
2)也会针对有大量重复值的列按照标签进行预汇总(类似mapreduce的combine),但这个预汇总采用了标签技术,针对重复值的列只读取一次IO。
3)针对TOP N排序,也采用了先排序,后附加其他列的方式。



基于spark排序的一种更廉价的实现方案-附基于spark的性能测试

排序可以说是很多日志系统的硬指标(如按照时间逆序排序),如果一个大数据系统不能进行排序,基本上是这个系统属于不可用状态,排序算得上是大数据系统的一个“刚需”,无论大数据采用的是hadoop,还是spark,还是impala,hive,总之排序是必不可少的,排序的性能测试也是必不可少的。

有着计算奥运会之称的Sort Benchmark全球排序每年都会举行一次,每年巨头都会在排序上进行巨大的投入,可见排序速度的高低有多么重要!但是对于大多数企业来说,动辄上亿的硬件投入,实在划不来、甚至远远超出了企业的项目预算。相比大数据领域的暴力排序有没有一种更廉价的实现方式?

  在这里,我们为大家介绍一种新的廉价排序方法,我们称为blockSort。

500G的数据300亿条数据,只使用4台 16核,32G内存,千兆网卡的虚拟机即可实现 2~15秒的 排序 (可以全表排序,也可以与任意筛选条件筛选后排序)。
一、基本的思想是这样的,如下图所示:

1.将数据按照大小预先划分好,如划分成 大、中、小三个块(block)。

2.如果想找最大的数据,那么只需要在最大的那个块里去找就可以了。

3.这个快还是有层级结构的,如果每个块内的数据量很多,可以到下面的子快内进行继续查找,可以分多个层进行排序。

4.采用这种方法,一个亿万亿级别的数据(如long类型),最坏最坏的极端情况也就进行2048次文件seek就可以筛选到结果。

如何让你的Spark在快百倍?

怎么样,原理是不是非常简单,这样数据量即使特别多,那么排序与查找的次数是固定的。

二、这个是我们之前基于spark做的性能测试,供大家参考

在排序上,YDB具有绝对优势,无论是全表,还是基于任意条件组合过滤,基本秒杀Spark任何格式。

 

测试结果(时间单位为秒)

如何让你的Spark在快百倍?

测试过程视频地址

https://v.qq.com/x/page/q0371wjj8fb.html

https://v.qq.com/x/page/n0371l0ytji.html

感兴趣的读者也可以阅读YDB编程指南 http://url.cn/42R4CG8 。也可以参考该书自己安装延云YDB进行测试。
三、当然除了排序上,我们的其他性能也是远远高于spark,这块大家也可以了解一下

1、与Spark txt在检索上的性能对比测试。

注释:备忘。下图的这块,其实没什么特别的,只不过由于YDB本身索引的特性,不想spark那样暴力,才会导致在扫描上的性能远高于spark,性能高百倍不足为奇。

下图为ydb相对于spark txt提升的倍数

如何让你的Spark在快百倍?

2、这些是与 Parquet 格式对比(单位为秒) 
如何让你的Spark在快百倍? 
如何让你的Spark在快百倍? 
如何让你的Spark在快百倍? 
如何让你的Spark在快百倍? 
如何让你的Spark在快百倍? 
如何让你的Spark在快百倍? 
如何让你的Spark在快百倍?

3、与ORACLE性能对比

跟传统数据库的对比,已经没啥意义,Oracle不适合大数据,任意一个大数据工具都远超oracle 性能。

 如何让你的Spark在快百倍?


4.稽查布控场景性能测试

如何让你的Spark在快百倍?

四、YDB是怎么样让spark加速的?

     基于Hadoop分布式架构下的实时的、多维的、交互式的查询、统计、分析引擎,具有万亿数据规模下的秒级性能表现,并具备企业级的稳定可靠表现。

      YDB是一个细粒度的索引,精确粒度的索引。数据即时导入,索引即时生成,通过索引高效定位到相关数据。YDB与Spark深度集成,Spark对YDB检索结果集直接分析计算,同样场景让Spark性能加快百倍。

如何让你的Spark在快百倍?

 

 

五、哪些用户适合使用YDB?

1.传统关系型数据,已经无法容纳更多的数据,查询效率严重受到影响的用户。

2.目前在使用SOLR、ES做全文检索,觉得solr与ES提供的分析功能太少,无法完成复杂的业务逻辑,或者数据量变多后SOLR与ES变得不稳定,在掉片与均衡中不断恶性循环,不能自动恢复服务,运维人员需经常半夜起来重启集群的情况。

3.基于对海量数据的分析,但是苦于现有的离线计算平台的速度和响应时间无满足业务要求的用户。

4.需要对用户画像行为类数据做多维定向分析的用户。

5.需要对大量的UGC(User Generate Content)数据进行检索的用户。

6.当你需要在大数据集上面进行快速的,交互式的查询时。

7.当你需要进行数据分析,而不只是简单的键值对存储时。

8.当你想要分析实时产生的数据时。

视频地址 (看不清的同学可以进入腾讯视频 高清播放)

https://v.qq.com/x/page/q0371wjj8fb.html

https://v.qq.com/x/page/n0371l0ytji.html

感兴趣的读者也可以阅读YDB编程指南 http://url.cn/42R4CG8 。也可以参考该书自己安装延云YDB进行测试。

Tags: spark, hadoop,hive, lucene, 排序, 大数据