Spark的JOIN策略有哪些

发布时间:2021-12-16 13:50:55 作者:iii
来源:亿速云 阅读:185

这篇文章主要介绍“Spark的JOIN策略有哪些”,在日常操作中,相信很多人在Spark的JOIN策略有哪些问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答”Spark的JOIN策略有哪些”的疑惑有所帮助!接下来,请跟着小编一起来学习吧!

JOIN操作是非常常见的数据处理操作,Spark作为一个统一的大数据处理引擎,提供了非常丰富的JOIN场景。

影响JOIN操作的因素 

数据集的大小

参与JOIN的数据集的大小会直接影响Join操作的执行效率。同样,也会影响JOIN机制的选择和JOIN的执行效率。 

JOIN的条件

JOIN的条件会涉及字段之间的逻辑比较。根据JOIN的条件,JOIN可分为两大类:等值连接非等值连接。等值连接会涉及一个或多个需要同时满足的相等条件。在两个输入数据集的属性之间应用每个等值条件。当使用其他运算符(运算连接符不为=)时,称之为非等值连接。 

JOIN的类型

在输入数据集的记录之间应用连接条件之后,JOIN类型会影响JOIN操作的结果。主要有以下几种JOIN类型:

Spark中JOIN执行的5种策略

Spark提供了5种JOIN策略来执行具体的JOIN操作。该5种JOIN策略如下所示:

 

Shuffle Hash Join 

简介

当要JOIN的表数据量比较大时,可以选择Shuffle Hash Join。这样可以将大表进行按照JOIN的key进行重分区,保证每个相同的JOIN key都发送到同一个分区中。如下图示:

Spark的JOIN策略有哪些

如上图所示:Shuffle Hash Join的基本步骤主要有以下两点:

 
条件与特点
 

Broadcast Hash Join 

简介

也称之为Map端JOIN。当有一张表较小时,我们通常选择Broadcast Hash Join,这样可以避免Shuffle带来的开销,从而提高性能。比如事实表与维表进行JOIN时,由于维表的数据通常会很小,所以可以使用Broadcast Hash Join将维表进行Broadcast。这样可以避免数据的Shuffle(在Spark中Shuffle操作是很耗时的),从而提高JOIN的效率。在进行 Broadcast Join 之前,Spark 需要把处于 Executor 端的数据先发送到 Driver 端,然后 Driver 端再把数据广播到 Executor 端。如果我们需要广播的数据比较多,会造成 Driver 端出现 OOM。具体如下图示:

Spark的JOIN策略有哪些

Broadcast Hash Join主要包括两个阶段:

 
条件与特点
longMetric("dataSize") += dataSize
          if (dataSize >= (8L << 30)) {
            throw new SparkException(
              s"Cannot broadcast the table that is larger than 8GB: ${dataSize >> 30} GB")
          }
  

Sort Merge Join 

简介

该JOIN机制是Spark默认的,可以通过参数spark.sql.join.preferSortMergeJoin进行配置,默认是true,即优先使用Sort Merge Join。一般在两张大表进行JOIN时,使用该方式。Sort Merge Join可以减少集群中的数据传输,该方式不会先加载所有数据的到内存,然后进行hashjoin,但是在JOIN之前需要对join key进行排序。具体图示:

Spark的JOIN策略有哪些

Sort Merge Join主要包括三个阶段:

 
条件与特点
 

Cartesian Join 

简介

如果 Spark 中两张参与 Join 的表没指定join key(ON 条件)那么会产生 Cartesian product join,这个 Join 得到的结果其实就是两张行数的乘积。

 
条件
 

Broadcast Nested Loop Join 

简介

该方式是在没有合适的JOIN机制可供选择时,最终会选择该种join策略。优先级为:Broadcast Hash Join >  Sort Merge Join > Shuffle Hash Join > cartesian Join > Broadcast Nested Loop Join.

在Cartesian 与Broadcast Nested Loop Join之间,如果是内连接,或者非等值连接,则优先选择Broadcast Nested Loop策略,当时非等值连接并且一张表可以被广播时,会选择Cartesian Join。 

条件与特点
 

Spark是如何选择JOIN策略的 

等值连接的情况 

有join提示(hints)的情况,按照下面的顺序
没有join提示(hints)的情况,则逐个对照下面的规则

非等值连接情况 

有join提示(hints),按照下面的顺序
没有join提示(hints),则逐个对照下面的规则

join策略选择的源码片段

  object JoinSelection extends Strategy
    with PredicateHelper
    with JoinSelectionHelper {
    def apply(plan: LogicalPlan): Seq[SparkPlan] = plan match {

      case j @ ExtractEquiJoinKeys(joinType, leftKeys, rightKeys, nonEquiCond, left, right, hint) =>
        def createBroadcastHashJoin(onlyLookingAtHint: Boolean) = {
          getBroadcastBuildSide(left, right, joinType, hint, onlyLookingAtHint, conf).map {
            buildSide =>
              Seq(joins.BroadcastHashJoinExec(
                leftKeys,
                rightKeys,
                joinType,
                buildSide,
                nonEquiCond,
                planLater(left),
                planLater(right)))
          }
        }

        def createShuffleHashJoin(onlyLookingAtHint: Boolean) = {
          getShuffleHashJoinBuildSide(left, right, joinType, hint, onlyLookingAtHint, conf).map {
            buildSide =>
              Seq(joins.ShuffledHashJoinExec(
                leftKeys,
                rightKeys,
                joinType,
                buildSide,
                nonEquiCond,
                planLater(left),
                planLater(right)))
          }
        }

        def createSortMergeJoin() = {
          if (RowOrdering.isOrderable(leftKeys)) {
            Some(Seq(joins.SortMergeJoinExec(
              leftKeys, rightKeys, joinType, nonEquiCond, planLater(left), planLater(right))))
          } else {
            None
          }
        }

        def createCartesianProduct() = {
          if (joinType.isInstanceOf[InnerLike]) {
            Some(Seq(joins.CartesianProductExec(planLater(left), planLater(right), j.condition)))
          } else {
            None
          }
        }

        def createJoinWithoutHint() = {
          createBroadcastHashJoin(false)
            .orElse {
              if (!conf.preferSortMergeJoin) {
                createShuffleHashJoin(false)
              } else {
                None
              }
            }
            .orElse(createSortMergeJoin())
            .orElse(createCartesianProduct())
            .getOrElse {
              val buildSide = getSmallerSide(left, right)
              Seq(joins.BroadcastNestedLoopJoinExec(
                planLater(left), planLater(right), buildSide, joinType, nonEquiCond))
            }
        }

        createBroadcastHashJoin(true)
          .orElse { if (hintToSortMergeJoin(hint)) createSortMergeJoin() else None }
          .orElse(createShuffleHashJoin(true))
          .orElse { if (hintToShuffleReplicateNL(hint)) createCartesianProduct() else None }
          .getOrElse(createJoinWithoutHint())

    
          if (canBuildLeft(joinType)) BuildLeft else BuildRight
        }

        def createBroadcastNLJoin(buildLeft: Boolean, buildRight: Boolean) = {
          val maybeBuildSide = if (buildLeft && buildRight) {
            Some(desiredBuildSide)
          } else if (buildLeft) {
            Some(BuildLeft)
          } else if (buildRight) {
            Some(BuildRight)
          } else {
            None
          }

          maybeBuildSide.map { buildSide =>
            Seq(joins.BroadcastNestedLoopJoinExec(
              planLater(left), planLater(right), buildSide, joinType, condition))
          }
        }

        def createCartesianProduct() = {
          if (joinType.isInstanceOf[InnerLike]) {
            Some(Seq(joins.CartesianProductExec(planLater(left), planLater(right), condition)))
          } else {
            None
          }
        }

        def createJoinWithoutHint() = {
          createBroadcastNLJoin(canBroadcastBySize(left, conf), canBroadcastBySize(right, conf))
            .orElse(createCartesianProduct())
            .getOrElse {
              Seq(joins.BroadcastNestedLoopJoinExec(
                planLater(left), planLater(right), desiredBuildSide, joinType, condition))
            }
        }

        createBroadcastNLJoin(hintToBroadcastLeft(hint), hintToBroadcastRight(hint))
          .orElse { if (hintToShuffleReplicateNL(hint)) createCartesianProduct() else None }
          .getOrElse(createJoinWithoutHint())
      case _ => Nil
    }
  }

到此,关于“Spark的JOIN策略有哪些”的学习就结束了,希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习,快去试试吧!若想继续学习更多相关知识,请继续关注亿速云网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!

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