Spark 3.0如何提高SQL工作负载的性能

Spark 3.0如何提高SQL工作负载的性能，很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。

AQE最初是在Spark 2.4中引入的，但随着Spark 3.0的发展，它变得更加强大。尽管Cloudera建议在我们交付Spark 3.1之前等待在生产中使用它，但您现在可以使用AQE开始在Spark 3.0中进行评估。 

首先，让我们看一下AQE解决的问题类型。

下图表示使用DataFrames执行简单的按组分组查询时发生的分布式处理的类型。

Spark为第一阶段确定适当的分区数量，但对于第二阶段，使用默认的幻数200。

不好的原因有三个：

1. 200不可能是理想的分区数，而分区数是影响性能的关键因素之一；

2. 如果将第二阶段的输出写入磁盘，则可能会得到200个小文件。

3. 优化及其缺失会产生连锁反应：如果在第二阶段之后继续进行处理，您可能会错过进行更多优化的潜在机会。

您可以做的是在执行类似于以下语句的查询之前，手动为此shuffle设置此属性的值：

spark.conf.set（“ spark.sql.shuffle.partitions”，“ 2”）

这也带来了一些挑战：

• 在每次查询之前都要设置此属性

• 这些值将随着数据的发展而过时

• 此设置将应用于查询中的所有Shuffle操作

在上一个示例的第一阶段之前，数据的分布和数量是已知的，Spark可以得出合理的分区数量值。但是，对于第二阶段，此信息尚不知道要获得执行第一阶段的实际处理所要付出的代价：因此，求助于幻数。 

AQE的主要思想是使执行计划不是最终的，并允许在每个阶段的边界进行审核。因此，执行计划被分解为由阶段界定的新的“查询阶段”抽象。

催化剂现在停在每个阶段的边界，以根据中间数据上可用的信息尝试并应用其他优化。

因此，可以将AQE定义为Spark Catalyst之上的一层，它将动态修改Spark计划。

有什么缺点吗？有一些，但它们很小：

• 执行在Spark的每个阶段边界处停止，以查看其计划，但这被性能提升所抵消。

• Spark UI更加难以阅读，因为Spark为给定的应用程序创建了更多的作业，而这些作业不会占用您设置的Job组和描述。

自Spark 2.4起，AQE的此功能已可用。

要启用它，您需要将spark.sql.adaptive.enabled设置为true ，该参数默认值为false 。启用AQE后，随机调整分区的数量将自动调整，不再是默认的200或手动设置的值。

这是启用AQE之前和之后第一个TPC-DS查询的执行结果：

当任何联接端的运行时统计信息小于广播哈希联接阈值时，AQE会将排序合并联接转换为广播哈希联接。

这是启用AQE之前和之后第二个TPC-DS查询执行的最后阶段：

如果随机播放分区的数量大于按键分组的数量，则由于键的不平衡分配，会浪费很多CPU周期

当两个 

spark.sql.adaptive.enabledspark.sql.adaptive.coalescePartitions.enabled

设置为true ，Spark将根据以下内容合并连续的shuffle分区

设置为spark.sql.adaptive.advisoryPartitionSizeInBytes指定的目标大小，以避免执行过多的小任务。

倾斜是分布式处理的绊脚石。它实际上可能会使您的处理暂停数小时：

如果不进行优化，则执行连接所需的时间将由最大的分区来定义。

因此，倾斜联接优化将使用spark.sql.adaptive.advisoryPartitionSizeInBytes指定的值将分区A0划分为子分区，并将它们中的每一个联接到表B的对应分区B0。

因此，您需要向AQE提供您的倾斜定义。

这涉及两个属性：

1. spark.sql.adaptive.skewJoin.skewedPartitionFactor是相对的：如果分区的大小大于此因子乘以中位数分区大小且也大于，则认为该分区是倾斜的

2. spark.sql.adaptive.skewedPartitionThresholdInBytes ，这是绝对的：这是阈值，低于该阈值将被忽略。

动态分区修剪（DPP）的想法是最有效的优化技术之一：仅读取所需的数据。DPP不是AQE的一部分，实际上，必须禁用AQE才能进行DPP。从好的方面来说，这允许将DPP反向移植到Spark 2.4 for CDP。

该优化在逻辑计划和物理计划上均实现。

1. 在逻辑级别上，识别维度过滤器，并通过连接传播到扫描的另一侧。

2. 然后，在物理级别上，过滤器在维度侧执行一次，结果被广播到主表，在该表中也应用了过滤器。

如果禁用spark.sql.optimizer.dynamicPartitionPruning.reuseBroadcastOnly，则DPP实际上可以与其他类型的联接一起使用（例如，SortMergeJoin）。 

在那种情况下，Spark会估计DPP过滤器是否真正提高了查询性能。

DPP可以极大地提高高度选择性查询的性能，例如，如果您的查询从5年的数据中的一个月中筛选出来。

并非所有查询的性能都有如此显着的提高，但是在99个TPC-DS查询中，有72个受到DPP的积极影响。

Spark距其最初的核心范例还有很长的路要走：在静态数据集上懒惰地执行优化的静态计划。

静态数据集部分受到流技术的挑战：Spark团队首先创建了一个基于RDD的笨拙设计，然后提出了一个涉及DataFrames的更好的解决方案。

静态计划部分受到SQL和Adaptive Query Execution框架的挑战，从某种意义上说，结构化流对于初始流库是什么：它应该一直是一个优雅的解决方案。

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